Дисертації: "Contact crack"

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Hannes, Dave. "Growth of cracks at rolling contact fatigue." Thesis, KTH, Hållfasthetslära (Avd.), 2008. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-33659.

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Анотація:

Rolling contact fatigue is a problem encountered with many machine elements.In the current report a numerical study has been performed in order to predictthe crack path and crack propagation cycles of a surface initiated rolling contactfatigue crack. The implementation of the contact problem is based on theasperity point load mechanism for rolling contact fatigue. The practical studiedproblem is gear contact. Different loading types and models are studied andcompared to an experimental spall profile. Good agreement has been observedconsidering short crack lengths with a distributed loading model using normalloads on the asperity and for the cylindrical contact and a tangential load on theasperity. Several different crack propagation criteria have been implemented inorder to verify the validity of the dominant mode I crack propagation assumption.Some general characteristics of rolling contact fatigue cracks have beenhighlighted. A quantitative parameter study of the implemented model hasbeen performed.
Utmattning med rullande kontakter är ett ofta förekommande problem för många maskinelement. I den aktuella rapporten utfördes en numerisk studieför att förutsäga sprickvägen hos utmattningssprickor som initierats i ytan vidrullande kontakter. Implementeringen av kontaktproblemet bygger på asperitpunktlastmekanismen för rullande kontakter. Studien av kontaktproblemetär tillämpad till kugghjul. Olika belastningstyper och modeller studeradesoch jämfördes med profilen hos en experimentell spall. Bra överensstämmelseobserverades för korta spricklängder när en modell med fördelad belastninganvänds för en belastningstyp där en normalbelastning agerar på asperiten ochvid cylindriska kontakten och en tangentialbelastning införs på asperiten. Olikakriterier för spricktillväxt implementerades för att verifiera giltigheten av antagandetatt mode I spricktillväxt är dominant. Några generella kännetecken avutmattningssprickor med rullande kontakter framhävdes. En kvantitativ parameterstudie för den implementerade modellen utfördes.

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Dharmarajan, Vignesh. "An Investigation on Spur Gear Rolling Contact Fatigue Crack Initiation and Crack Propagation under EHL Condition." Wright State University / OhioLINK, 2019. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1578319670376195.

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Kapoor, A. "Geometry changes and crack initiation in rolling and sliding contact." Thesis, University of Cambridge, 1987. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.234987.

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4

Williams, Tracy Denise. "Remote condition monitoring of rolling element bearings with natural crack development." Thesis, Georgia Institute of Technology, 2000. http://hdl.handle.net/1853/17243.

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Alfredsson, Bo. "A study on contact fatigue mechanisms." Doctoral thesis, Stockholm, 2000. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-3028.

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Widiyarta, I. M. ade. "Simulation of wear and crack initiation in line contact with thermal stresses." Thesis, University of Newcastle Upon Tyne, 2010. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.512030.

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田中, 啓介, Keisuke TANAKA, 義明秋庭, Yoshiaki AKINIWA, 拓也加藤, Takuya KATO, 弘樹高橋 та Hiroki TAKAHASHI. "繰返しねじり・引張複合荷重下での予き裂からの疲労き裂進展経路の予測". 日本機械学会, 2005. http://hdl.handle.net/2237/9131.

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Hannes, Dave. "Modelling of surface initiated rolling contact fatigue crack growth using the asperity point load mechanism." Licentiate thesis, KTH, Hållfasthetslära (Avd.), 2011. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-34005.

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Mouginot, Rémi. "Fractures d'indentation elastique." Paris, ENMP, 1988. http://www.theses.fr/1988ENMP0087.

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Анотація:

On etudie le demarrage et la propagation d'une fissure superficielle sous un poincon plan ou spherique. L'integration numerique des contraintes principales de traction le long de la trajectoire de la fissure permet de calculer le facteur intensite de contraintes. La relation utilisee est intermediaire entre celle d'irwin et de sneddon. Ce facteur intensite de contraintes est une fonction de la profondeur des defauts superficiels et de la proximite relative du lieu de demarrage vis-a-vis du bord du contact. La charge critique est determinee par application du critere de griffith. On montre qu'elle decroit fortement quand le coefficient de frottement devient grand. Enfin on calcule le rayon d'outil en deca duquel le contact serait deforme plastiquement quand apparait la fissure. Ce rayon de transition est un indicateur de fragilite

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Ruellan, Du Créhu Arnaud. "Tribological analysis of White Etching Crack (WEC) failures in rolling element bearings." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0116.

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Анотація:

Malgré les innovations technologiques, les éoliennes restent sujettes à des défaillances prématurées de composants mécaniques imposants, ayant des conséquences considérables sur le coût de l’énergie. Parmi les défaillances majeures au sein des roulements d’éoliennes, un mode de fatigue de contact atypique se caractérise par de vastes réseaux de fissures ramifiées avec des phases microstructurales adjacentes d’apparence blanche à l’origine de la dénomination White Etching Cracks (WEC). Contrairement à la fatigue de contact classique, les WEC apparaissent pour un nombre de cycles et des charges relativement faibles, menant à une défaillance du composant imprévisible selon les modèles de durée de vie actuels. Les WEC ont été observés chez tous les roulementiers, dans diverses applications industrielles et pour différents types de roulements, éléments, lubrifiants, aciers et traitements thermiques. Ce manque de dénominateur commun rend les WEC difficilement reproductibles sur bancs d’essai sans chargement artificiel en hydrogène de l’acier. Ainsi, pour le moment, la formation des WEC ne fait pas l’objet d’un consensus. Une analyse des reproductions de WEC a été menée afin d’en comprendre les mécanismes tribologiques. Des protocoles expérimentaux ont été établis pour révéler les WEC, souvent situés à des positions inhabituelles par rapport au contact. Leur reproduction sur des roulements standards, chargés ou non en hydrogène, a permis de démontrer que le chargement artificiel en hydrogène, jusque-là couramment employé pour étudier la défaillance, reproduit des faciès identiques mais semble modifier l’initiation des WEC. Ainsi, des reproductions de WEC sans chargement en hydrogène et dans des configurations différentes ont été comparées afin d’appréhender les phénomènes tribologiques à l’origine des WEC. Les résultats suggèrent que l’initiation est principalement déclenchée par des phénomènes de surfaces avec l’absorption tribochimique d’hydrogène au niveau des surfaces métalliques fraîches sur la piste de roulement ou au niveau des flancs de microfissures superficielles. La propagation est ensuite assistée chimiquement par l’hydrogène concentré en pointe de fissure. Un arbre des causes étendu révèle que les WEC peuvent être associées à de multiples combinaisons de conditions opératoires qui semblent cependant conduire à des paramètres tribologiques similaires à l’échelle du contact avec, notamment, des cinématiques de glissement, des formulations de lubrifiants spécifiques et des paramètres tribochimiques catalyseurs comme la présence d’eau et/ou d’électricité. Une vaste campagne d’essai a alors été conduite sur un tribomètre bi-disques afin de simuler la fatigue de contact. Les résultats confirment que les facteurs influents identifiés ne sont pas pour autant auto-suffisants. La formation des WEC repose sur un équilibre instable entre aspects matériaux, mécaniques et tribochimiques, à maîtriser pour concevoir des solutions industrielles
Despite constant expansion and engineering progress, wind turbines still present unexpected failures of heavy duty mechanical components drastically affecting the cost of energy. Among the most prevalent tribological failures in wind turbine rolling element bearings, a peculiar rolling contact fatigue mode has been associated to broad subsurface three-dimensional branching crack networks bordered by white etching microstructure, and thus named White Etching Cracks (WEC). Compared to conventional microstructural alterations, WECs tend to develop at moderate loads and cycles eventually leading to premature failures that remain unpredictable using fatigue life estimations. Far from being generic to specific manufacturers, WECs occur in various industrial applications, for various bearing types, components, lubricants, steels grades and heat treatments. As WEC occurrences present no common evident denominator, they remain delicate to reproduce on laboratory test rigs without prior artificial hydrogen charging, so that no consensus on WEC formation mechanisms have been confirmed yet. In this study, a thorough tribological analysis of WEC formation mechanisms has been led. Expertise protocols have been established to best reveal and observe WECs that commonly develop at unconventional locations versus the contact area. First analysis of WEC reproductions on standard rolling element bearings either hydrogen precharged or kept neutral have signified that artificial hydrogen charging, commonly employed to apprehend the failure mode, results in similar WEC morphologies but tends to alter WEC tribological initiation. In consequence, WEC reproductions in remarkably different configurations but without hydrogen charging have been compared in order to propose a better understanding of WEC surface-affected formation mechanisms: first, initiation via tribochemical hydrogen permeation at nascent steel surfaces formed either directly at the raceway or at surface microcracks flanks and second, propagation by local hydrogen embrittlement at crack tips function of the stress state. An extensive root cause analysis have then been led suggesting that WEC may be associated to various combinations of macroscopic operating conditions that often interact and come down to similar tribological parameters including high sliding energy thresholds, specific lubricant formulations and tribochemical drivers such as water contamination and/or electrical potentials. Further investigations on a minimalist twin-disc fatigue tribometer have provided additional evidence that WEC influent drivers are non-self-sufficient, supporting that WEC formation mechanisms rely on a subtle equilibrium between tribo-material, tribo-mechanical and tribo-chemical drivers that all should be mastered to design efficient and durable countermeasures

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Hannes, Dave. "On fatigue crack growth modelling of surface initiated rolling contact fatigue using the asperity point load mechanism." Doctoral thesis, KTH, Hållfasthetslära (Avd.), 2014. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-141151.

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Анотація:

Load transfer in applications or between machine components is generally achieved through contact. In case of recurrent high contact loads in combination with a rolling motion, i.e. with a relatively small amount of slip, the contact surface may eventually suffer from rolling contact fatigue (RCF). The damage consists then of cracks and craters or spalls, which can cause dysfunctionality of the application leading to inefficiency or increased maintenance costs. Ultimately the damage may cause total failure of the machine component. The damage process is still not fully understood due to the complexity of the problem. Different mechanisms have been suggested to explain initiation and propagation of RCF damage. The current work focused on crack growth modelling of surface initiated RCF in case hardened gear steel. The study was based on the asperity point load mechanism, which emphasizes the importance of the surface roughness in the damage process. Asperities on the contact surface act as stress raisers inducing locally high tensile surface stress when entering the contact. Improved understanding of the damage process and further validation of the asperity point load mechanism was achieved. In Paper A, the crack path of surface initiated RCF was simulated in the symmetry plane of the damage with the trajectory of the largest principal stress in the uncracked material. The mode I fracture mechanism was found applicable as well as linear elastic fracture mechanics (LEFM). The evolvement of the asperity contact parameters during the load cycle was determined through a finite element (FE) contact model based on an equivalent contact geometry. The predicted RCF crack path agreed with experimental spall profiles both in entry details as in overall shape. An experimental series was performed in Paper B to investigate the crack closure behaviour in presence of large negative minimum loads. The experimental results suggested a crack closure limit close to zero. The choice of the equivalent mixed-mode stress intensity factor range and especially the crack closure limit had a significant effect on the predicted RCF or spalling life. The two-dimensional crack growth model was further developed in Paper C and used to investigate the influence of asperity size, friction and residual surface stress on the simulated RCF damage. The simulations agreed qualitatively with experimental observations where reduced surface roughness, improved lubrication and compressive residual surface stress increased RCF resistance. In Paper D, a three-dimensional stationary crack was studied using an FE model and a simplified RCF load. A new crack geometry was proposed allowing the investigation of the spall opening angle of the typical vshaped damage. Crack arrest through crack closure was suggested as explaining mechanism. A qualitative study indicated increased spread of the surface damage with increased friction. The results also depended on the crack inclination angle. The different studies supported the asperity point load mechanism to explain not only fatigue initiation but also fatigue crack propagation.

QC 20140210

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Udthala, Aparna. "Contact Fatigue of Spur Gear Operating Under Starved Lubrication Condition." Wright State University / OhioLINK, 2021. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1619554628009744.

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Sun, Ta-chien. "Fundamental study of contact resistance behavior in RSW aluminum." Connect to this title online, 2003. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=osu1069807481.

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Анотація:

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2003.
Title from first page of PDF file. Document formatted into pages; contains xxviii, 314 p.; also includes graphics (some col.) Includes bibliographical references (p. 303-314). Available online via OhioLINK's ETD Center

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Noyel, Jean-Philippe. "Analyse de l’initiation de fissures en fatigue de contact : Approche mésoscopique." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0126/document.

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Анотація:

La fatigue de contact est un des modes de défaillance prédominants des composants tels que les engrenages ou les roulements. Les mécanismes d’initiation de fissures associés à ce mode de défaillance sont fortement liés à la microstructure du matériau. Cependant, la plupart des modèles utilisés pour prédire la durée de vie se situent à l’échelle macroscopique. Un modèle basé sur une représentation de type Voronoi des grains (échelle mésoscopique) est développé afin d’analyser les mécanismes d’initiation. Le concept d’endommagement est appliqué aux joints de grain modélisés par la méthode des zones cohésives. L’objectif de ce modèle est (i) de contribuer à une meilleure compréhension de l’influence de paramètres tels que ceux liés aux conditions de contact (rugosité, lubrification) ou aux matériaux (présence d’inclusions ou gradients de propriétés et contraintes résiduelles générés par les traitements de surface…) sur les mécanismes d’initiation et (ii) de fournir une estimation de la durée de vie jusqu’à cette initiation. Un premier modèle 2D isotrope a permis de mettre en place l’approche proposée et d’analyser le comportement numérique des éléments cohésifs : influence de la valeur des raideurs cohésives et apparition de singularités aux jonctions triples. Cette singularité semble inévitable, mais l’approche consistant à considérer le joint de grain comme une unique entité, et donc à utiliser des valeurs moyennes le long du joint de grain permet de s’affranchir de cette singularité. La représentativité du modèle a ensuite été améliorée par la modélisation de l’anisotropie cristalline. Un modèle de type élasticité cubique a été utilisé pour modéliser le comportement des grains. Enfin, une analyse approfondie de l’application du concept d’endommagement aux joints de grains a permis de proposer une nouvelle formulation entraînant une influence plus réaliste de cet endommagement sur le cisaillement intergranulaire et conduisant à une durée de vie estimée (apparition des premières micro-fissures) d’un ordre de grandeur comparable à celles données par l’expérience
Contact fatigue is the predominant mode of failure of components subjected to a repeated contact pressure, like rolling element bearings or gears. This phenomenon is known as rolling contact fatigue (RCF). A large number of models have been developed to predict RCF, but there is today no complete predictive life model, and understanding RCF failure mechanism remains a significant challenge. RCF failure mechanisms are known to be very sensitive to a large number of parameters linked to contact conditions (roughness, lubrication) or materials (inclusions, gradients properties, residual stresses…). To improve knowledge about the influence of these parameters on failure mechanisms and life, a numerical model is developed to simulate the progressive damage of a component subject to rolling contact fatigue. Mechanisms associated with the initiation stage of failure process are located at a scale lower than the macroscopic scale. The proposed approach is to develop a grain level model (mesoscopic scale) in order to focus on initiation mechanisms. A Voronoi tessellation is used to represent the material microstructure. The progressive deterioration is simulated by applying the concept of damage mechanics at grain boundaries represented by cohesive elements. This approach has been first applied to a 2D isotropic model. The numerical behaviour of cohesive elements has been investigated: the influence of cohesive stiffness has been analysed and singularities at the triple junctions has been highlighted. The representativeness of the original model was improved by modelling crystal anisotropy. A cubic elasticity model was used to represent the behaviour of grains. Finally, a thorough analysis of the application of the damage concept at grain boundaries highlighted that the initial formulation results in a very low influence of the damage on the intergranular shear stress. A new formulation leading to a direct influence of the damage on the intergranular shear stress has been proposed. This new formulation has resulted in (i) a change in the distribution of micro-cracks, with coalescence between the different micro-cracks, and (ii) a large increase in the RCF life estimated by the model. The order of magnitude of the number of cycles corresponding to the first micro-cracks is comparable to that given by experiments

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Emami, Anahita. "Investigation on Physics-based Multi-scale Modeling of Contact, Friction, and Wear in Viscoelastic Materials with Application in Rubber Compounds." Diss., Virginia Tech, 2018. http://hdl.handle.net/10919/97008.

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Анотація:

This dissertation aims to contribute towards the understanding and modeling of tribological phenomena of contact, friction, and wear in viscoelastic materials with application in rubber compounds. Tribiological properties of rubber compounds are important for many applications such as tires, shoe heels and soles, wiper blades, artificial joints, O-ring seals, and so on. In all these applications, the objective is to maximize the friction coefficient to avoid slipping and reduce the wear rate to improve the life expectancy and performance of the products. The first topic in this study focuses on a novel multiscale contact theory proposed by Persson and explains the advantages of this theory over other classical contact theories. The shortcomings of this theory are also investigated, and three methods are proposed to improve Persson's original contact model by correcting the approximation of deformation in the contact area. The first method is based on the original Greenwood and Williamson (GW) contact theory, which neglects the effect of elastic coupling between asperities. The second method is based on an improved version of GW theory, which considers the elastic coupling effect of asperities in an approximate way. The third method is based on the distribution of local peaks of asperities, which is particularly suitable to determine the fraction of a skewed height profile involved in tribological processes. This method can be implemented within the framework of other proposed methods. Since the height profiles of rough surfaces studied in this dissertation are approximately normally distributed, the second correction method is applied to the original contact model to calculate the real contact area and friction coefficient. The second topic addresses the theoretical model of hysteresis friction in viscoelastic materials. The multiscale temperature rise of the rubber surface due to hysteresis friction is also modeled and the effect of flash temperature on the real contact area and friction coefficient is studied. Since the hysteresis friction is not the only mechanism involved in the rubber friction, a semi-empirical model is added to the hysteresis model to include the contribution of adhesion and other processes on the real contact area. Based on the improved multiscale contact theory, a pressure-dependent friction model is also developed for viscoelastic materials, which is in good agreement with experimental results. The third topic deals with the theory of stationary crack propagation in viscoelastic materials and the effect of crack tip flash temperature on the instability of crack propagation observed in some experimental results in the literature. Initially, a theoretical model is developed to calculate the tearing energy vs crack tip velocity in a Kelvin-Voigt rubber model. Besides, two coupled iterative algorithms are developed to calculate the temperature field around the crack tip in addition to the tearing energy as a function of crack tip velocity. In this model, the effect of crack tip flash temperature on the tearing energy is considered to update the relation between tearing energy vs crack tip velocity, which also affects the flash temperature. A theoretical model is also developed to calculate the contribution of the hysteresis effect to the tearing energy vs crack tip velocity using the dynamic modulus master curve of a rubber compound. Then, the low-frequency fatigue test results are compared with the theoretical predictions and used in the framework of powdery rubber wear theory to calculate the stationary rubber wear rate due to fatigue crack propagation. Moreover, a sliding friction and wear test set-up, with both indoor and outdoor testing capability, is developed to validate the theoretical models. The experimental results confirm that the theoretical model can successfully predict the friction coefficient when there is no trace of thermochemical degradation on the rubber surface. Investigating the wear mechanism of rubber samples on three different surfaces reveals that the contribution of fatigue wear rate is less important than other wear mechanisms such as abrasive wear due to sharp asperities or thermochemical degradation due to a significant rise of temperature on the contact area. Finally, the correlation between friction coefficient and wear rate on different surfaces is studied, and it is found that the relation between friction and wear rate strongly depends on the dominant wear mechanism, which is determined by the surface characteristics, sliding velocity, normal load, and contact flash temperature.
PHD

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Azeggagh, Nacer. "Damage mechanisms in silicon nitride materials under contact loading." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0075/document.

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Анотація:

Ces travaux de thèse portent sur la détermination des propriétés mécaniques à différentes échelles ainsi que les mécanismes d'endommagement des nitrures de silicium denses ou avec différents taux de porosités. Ces céramiques techniques présentent des propriétés mécaniques forte intéressantes : une faible densité, une dureté élevée, une bonne résistance à la corrosion et un faible coefficient de dilatation thermique. Elles sont notamment utilisées dans la fabrication des billes de roulement pour des applications dans les industries automobiles et aéronautiques. La caractérisation du comportement local sous un chargement de contact est donc un enjeu majeur. Les matériaux étudiés ont été obtenus par frittage flash d'une poudre de Nitrure de Silicium avec différents pourcentages d'oxide d'yttrium comme additif. Le contrôle de la température et de la pression de frittage a permis d'obtenir des matériaux denses avec différentes tailles de grain mais aussi avec une porosité résiduelle variable. La première partie de ce travail consistait à caractériser l'influence des conditions d'élaboration (température, pression, pourcentage d'additif) sur la microstructure (taille des grains, compositions ...) et les propriétés mécaniques à l'échelle macroscopique (module élastique, dureté Vickers, résistance à la flexion ...) des matériaux frittés. Des essais de contact de Hertz ont été ensuite réalisés afin d'identifier les mécanismes d'endommagement. L'utilisation de sphères de différents rayons a mis en évidence un important effet d'échelle : des fissures circonférentielles à échelle macroscopique (mode fragile) et des déformations plastique localisées à l'échelle mesoscopique avec des micro fissures distribuées aléatoirement (mode quasi-ductile). Les tests de nanoindentation permettent de solliciter localement les échantillons pour obtenir les propriétés élastiques des courbes force-déplacement. Des méthodes d'identification inverses permettent aussi d'extraire les paramètres d'écoulement. Le comportement non linéaire des céramiques a été modélisé en utilisant une loi bilinéaire où Sy est la limite d'élasticité et K un paramètre d'écrouissage. Afin d'identifier ces deux paramètres, un modèle éléments finis axisymétrique avec une pointe sphérique déformable a été construit sous Abaqus. Le modèle a été couplé à un module d'identification inverse fondé sur l'algorithme de Levemberg-Marquart pour minimiser l'écart (au sens des moindres carrés) entre les courbes expérimentales et numériques. Les simulations avec le code Isaac développé au sein du laboratoire LaMCoS ont permis de suivre d'évolution de la zone plastique lors d'un chargement de roulement
This work deals with the mechanical properties and damage mechanisms under contact loading of dense and porous silicon nitrides materials. These technical ceramics exhibit a very interesting combination of mechanical properties: low density, high hardness and strength, good corrosion resistance and a low thermal coefficient. They are used in many applications including ball bearings for the automotive and aerospace industries. The characterization of the local behaviour under contact loading is then a crucial issue. Spark plasma sintering technique is used to process silicon nitride ceramics with addition of different amount of yttrium oxide as sintering aid. Controlling the sintering temperature and the applied pressure has permitted to obtain materials with fine, medium and coarse microstructures. In addition, materials with different porosity contents have been obtained. First, we have investigated the influence of processing conditions (temperature, pressure, amount of yttria on the microstructure and mechanical properties at the macroscopic scale (elastic parameters, Vickers hardness, flexural resistance ...). Hertzian contact tests were then performed to identify the damage mechanisms at the surface and subsurface of the sintered materials. The use of indenting spheres of different radii permitted to observe a significant size effect. Brittle mode consisting of surface ring cracks were observed at large scale (macroscopic scale) while localized plastic deformation with microcracks randomly distributed was observed at small scale (mesoscopic scale). Transmission electron microscopy observations of thin foils machined by ion milling were performed to investigate the subsurface damage. Numerical simulations with a code developed internally in LaMCoS laboratory enabled to follow the evolution of the plastic zone under pure rolling conditions. In these simulations, the nonlinear behaviour of ceramics was modelled using a bilinear law where Sy is the yield stress and K a hardening parameter of the ceramic specimen. Instrumented indentation tests were performed using a diamond spherical tip of radius 42 µm. Experimental load versus displacement curves were used as input data for an inverse identification purpose. Levemberg-Marquart algorithm was used to minimize the gap in the least squares sense

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Porubský, Tomáš. "Studium vztahu mezi podmínkami testu FNCT (Full Notched Creep) a rychlostí šíření trhliny SCG (Slow Crack Growth) pro hodnocení odolnosti HDPE vůči růstu trhlin." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, 2015. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-217107.

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Theoretical part of this thesis presents summary of material and testing parameters which influence SCG and consequently the duration of the FNCT test. The experimental part focuses on modification of testing conditions of FNCT test in order to minimize the test time. FNCT tests were performed for four types of surfactants: Arkopal N110, Sodium dodecylbenzensulfonate (NaDBS), Disponil LDBS55 and Simulsol SL8. The most pronounced accelerating effect was observed for NaDBS surfactant, which in comparsion with commonly used Arkopal N110 doubled the test speed at the same concentration (11 %) and other test conditions. The accelerating effect of NaDBS was also observed for two different PE grades: Liten VB85 and VL 20N. Under the test conditions 80 °C and 4 MPa, 5% NaDBS water solution caused for VL 20N almost 12,5-fold acceleration compared to conventional 2% Arkopal N110 and almost 8,5-fold acceleration for VB 85. The correlation between wettability of surfactant solution and FNCT time to fracture was found.

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Meriaux, Jean. "Etude expérimentale et modélisation de l'endommagement du contact aube-disque de soufflante soumis à des chargements de fretting fatigue." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00730679.

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L'optimisation du dimensionnement des structures passe par une meilleure connaissance de leur mode d'endommagement. Cette étude se focalise donc sur la caractérisation de l'endommagement du contact aube/disque des moteurs aéronautique. Cet assemblage mécanique est soumis a une combinaison d'un effort normal (force centrifuge) et tangentiel (dynamique de l'aube). La portée du disque en Ti-6Al-4V subi donc un chargement complexe de type fretting fatigue. Ce type de sollicitation entraine, entre autre dégradation, de la fissuration dont la modélisation expérimentale et numérique est rendue difficile par les limitations des moyens et des connaissances actuelles. Le premier objectif de ce travail de thèse est de développer un moyen d'essai et une instrumentation associée afin d'étudier de façon qualitative et quantitative la fissuration d'un contact Ti-6Al-4V/Ti-6Al-4V. Le second but est d'utiliser les données issues de ce moyen expérimental afin de proposer un modèle de prédiction des durées de vie de cet assemblage. Un montage inédit de fretting fatigue double vérin mono-contact a été mis en place avec une instrumentation nouvelle pour ce type d'essai : suivi de fissuration par suivi de potentiel et par émission acoustique. Une attention particulière a été apportée aux calibrations et aux méthodologies expérimentales. Ce banc d'essai permet notamment de simuler des efforts de fretting applique en phase ou alors de telle manière a simuler un vrai cycle de vol. Cet outil a permis de décrire quantitativement les premières courbes de Wohler en fretting à amorçage (Effort de fretting vs Nombre de cycles à amorçage) pour deux configurations de contact (cylindre/plan et plan/plan). Les impacts des différents paramètres de fretting sur l'amorcage ont pu être quantifies. Les paramètres influant sont : la configuration du contact, les niveaux des efforts appliques et leur mode de combinaison (cycles en phase ou cycles de type vol). De plus des courbes de cinétique de propagation des fissures ont pu être extraites des différents essais, montrant un fort impact du fretting sur les vitesses de propagation des fissures. Une analyse qualitative via l'émission acoustique a montré un mécanisme d'amorçage et de propagation en 3 étapes suivant la perte d'influence du contact. Un modèle de prédiction de l'amorçage et de simulation de la propagation des fissures a été mis en place. Bien que limite dans la prise en compte des effets gradients (approches non locales), ce modèle se montre très performant surtout dans sa capacité à utiliser les données expérimentales dans l'identification des lois d'amorçage ou de propagation. Ce travail a donc permis d'importantes avancées dans la compréhension des mécanismes de fissuration et dans leur modélisation ouvrant ainsi la porte vers une prédiction fiable de l'endommagement des contacts aube/disque.

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Bonniot, Thomas. "Fatigue crack growth under non-proportional mixed-mode loading in rail steel : From experiment to simulation." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLX096/document.

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Les rails de Chemins de fer sont soumis à de la fatigue de roulement due au passage répété des roues de train, ce qui induit différents types de fissures, telles que les Squats. Ces fissures sont soumises à un chargement de mode mixte non-proportionnel I + II + III, dans des proportions variables le long du front, avec des phases de compression, ce qui rend la prédiction de leur trajet et de leur vitesse délicate.La cinétique de fissuration en mode I a été déterminée dans de l’acier à rail R260, pour des rapports R positifs et négatifs, ainsi que la cinétique de mode mixte II & III corrigée des effets de frottement. Les Facteurs d’Intensité des Contraintes (FICs) effectifs ont été obtenus à partir des sauts de déplacements dans le plan et hors plan mesurés en surface, le long de la fissure. De ces lois cinétiques, il ressort que ni le mode I seul, ni les modes de cisaillement seuls ne peuvent expliquer la fissuration des rails. C’est donc la combinaison des trois modes, suivant des trajets de chargement complexes, qui en est responsable.Des essais de fissuration par fatigue en mode mixte non-proportionnel I + II ont ensuite été réalisés, suivant des trajets de chargement représentatifs de ceux subis par les squats. La stéréo corrélation d’images a été utilisée pour obtenir les champs de déplacements en pointe de fissure. Les méthodes classiques de mesure des FICs à partir de champs de déplacements n’étant pas adaptées, du fait des efforts de contact et frottement entre les lèvres de fissure, de nouvelles méthodes ont été développées. Les trajets et vitesses de fissuration ont été étudiés au regard de ces FICs effectifs. Il apparait que la prédiction du trajet à partir du critère de la contrainte tangentielle maximale n’est pas très fiable, mais peut être améliorée par la prise en compte de la plasticité en pointe de fissure ainsi que des efforts de contact/frottement entre les lèvres de fissure. Les vitesses de propagation obtenues se corrélèrent bien avec une combinaison des trois FICs effectifs dans une loi de type « Paris ».De ces essais, il ressort que du fait de la rugosité de la fissure, l’enchevêtrement d’aspérités et le frottement réduisent considérablement les FICs effectifs. Et cela même en l’absence de compression normale, ce qui ne peut être modélisé par une simple loi de Coulomb. De plus, l’usure des lèvres de fissure a aussi une forte influence sur les FICs effectifs. Le challenge pour les applications structurelles est donc non seulement de choisir le critère de bifurcation et la loi cinétique les plus appropriés, mais également de prendre en compte la rugosité et l’usure des lèvres de fissure, afin d’estimer correctement les FICs effectifs à utiliser dans ces modèles.Pour les applications industrielles, une approche d’ingénieur, simplifiée, a été proposée afin de prendre en compte le frottement induit par la rugosité dans l’estimation des trajets de chargements effectifs à partir des trajets nominaux. Cette approche a été validée sur des essais de mode mixte séquentiel I + II & III
Rails are submitted to Rolling Contact Fatigue due to repeated passages of train wheels, which induces several types of cracks, such as Squat-type cracks. Those cracks undergo non-proportional mixed-mode I + II + III loading, including compression phases, in variable proportions along the crack front, making the prediction of their paths and growth rates a challenge.Mode I crack growth kinetics, for positive and negative R ratios, were first determined in R260 steel, as well as friction-corrected crack growth kinetics for fully-reversed combined mode II and III. The effective Stress Intensity Factors (SIFs) were deduced from the measured in-plane and out-of-plane crack face sliding displacements. From those kinetic laws, it was deduced that neither pure mode I, nor pure shear mode loadings can explain the crack growth rates observed in rails. A combination of those three loading modes, according to complex loading paths had thus to be prospected.Non-proportional mixed-mode I + II fatigue crack growth tests were then performed, following representative loading paths. Stereo digital image correlation was used to measure the near-tip displacement field. Post-treatment methods generally used to deduce the effective SIFs from these fields were inappropriate because of contact and friction stresses along the crack face. New methods were thus developed. The crack paths and growth rates were analyzed, using the effective SIFs. Crack path prediction by the maximum tangential stress criterion was found not to be very reliable, but substantially improved when crack tip plasticity and the presence of contact and friction stresses along the crack faces were taken into account. The measured crack growth rates correlated well with a combination of the three effective SIFs in a Paris-type law.From these experiments, it appears that due to crack face roughness, asperities interlocking and friction substantially reduce the effective SIFs, even without any normal compression, which cannot be captured by a simple Coulomb’s law. Besides, crack faces wear also has a large influence on the effective SIFs. The challenge for structural applications is thus not only to choose the most appropriate bifurcation criterion and crack growth law, but also to take crack face roughness and wear into account, in order to estimate the correct effective SIFS to use in these models.For industrial applications, a simple engineering approach was proposed to integrate roughness-induced friction in the estimation of the effective loading path from the nominal one. This approach was validated on sequential mixed-mode I + II & III experiments

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Simon, Samuel. "De la dynamique ferroviaire à l’accommodation microstructurale du rail : Contribution des TTS à la réponse tribologique des aciers : Cas du défaut de squat." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0028/document.

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Le squat est un défaut de fatigue de contact apparaissant à la surface du rail et dont le mécanisme d’amorçage est mal compris. Afin de pallier ce manque, une analyse tribologique locale de la bande de roulement du rail est mise en oeuvre à proximité d’un squat naissant. Cette caractérisation révèle une anisotropie importante des couches superficielles du rail associée aux développements de Transformations Tribologiques Superficielles. Ces résultats témoignent de conditions de contact roue/rail particulières dans la zone d’étude, notamment d’un niveau d’efforts de cisaillement inhabituel pour une voie en alignement. Dans le but de valider ces observations, plusieurs essais sont effectués. D’une part les conditions de contact roue/rail dans une zone de squats sont mesurées à partir d’un train instrumenté. D’autre part, la réponse tribologique de l’acier à rail à ces conditions de contact est étudiée à travers le suivi régulier d’une zone d’essais soumise à la circulation ferroviaire. Ces essais permettent d’identifier un déséquilibre important des efforts de traction sur les bogies moteurs et des glissements locaux élevés de la roue sur le rail. Différents mécanismes d’amorçage thermo-mécaniques sont alors proposés au sein d’un schéma global de la réponse tribologique de l’acier à rail
Squats have recently become recognised as one of the major rolling contact fatigue defects in modern railway networks for which there is currently no solution other than preventive grinding operations or costly rail renewal. To better understand the entire damage mechanism of squat, A tribological and metallurgical analysis of the rolling band and the near surface layer was performed close to an incipient squat. This characterization show a significant anisotropy of the rail surface layer associated with developments of Tribological Transformation of Surface. These results reflect some specific wheel/rail contact conditions in this squat area, including an unusual level of shear forces in a straight track. In order to validate this observations, two tests were performed. On the one hand, the contact conditions in a squat area were measured from an instrumented train. On the other hand, the tribological response of the rail steel was studied through regular monitoring of a test site subjected to railway traffic. These tests allow to identify a high imbalance of the traction forces and the presence of local slips at the wheel/rail interface. Several thermomechanical initiation mechanism of squats are then given in a overall diagram of the tribological response of rail steels

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German, Roman. "Vliv zbytkových napětí na kontaktní porušování keramických laminátů." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2018. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-382550.

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The presence of the compressive or tensile thermal residual stresses in layers of a ceramic laminate induced due to different volume change of each layer´s material during the cooling from the sintering temperature can considerably affect resistivity of ceramics against contact damage. Within this work 2D parametric FEM models were created, in order to study the effect of the surface layer thickness, residual stress values and indenting body dimension on the initiation and propagation of the cone crack in the surface layer of the laminate. For the analysis of the critical conditions for the crack initiation, the coupled stress-energy criterion was used and for the determination of the direction of crack propagation we used the maximum tangential stress criterion. The results show that compressive thermal stresses in the surface layer increase the critical force for the crack initiation, shorten the crack distance from the contact area and shorten the occurred crack itself. Moreover, the compressive stresses enlarge the angle of the crack declination during the propagation process which cause an earlier crack arrest. The tensile thermal stresses have exactly the opposite effect. Results of simulations were compared to experimental results but due to lack of available measurements, the verification is partially limited.

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Pannemaecker, Alix de. "Etude du phénomène d'arrêt de propagation des fissures au travers d'un couplage multi-échelles fretting, fretting fatigue et essai fatigue C(T)." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2015. http://www.theses.fr/2015ECDL0010/document.

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De nombreuses structures aéronautiques telles que les contacts aube/disque, rivet/tôle, assemblages frettés ou boulonnés subissent des endommagements de fretting fatigue dus à des sollicitations vibratoires. Ces sollicitations, qui combinent des chargements de contact de fretting (micro déplacements alternés) et de fatigue, peuvent induire des phénomènes de fissuration. L’objectif de cette thèse est d’identifier les mécanismes de propagation et d’arrêt de fissuration pour différentes configurations, impliquant des chargements de fretting et de fatigue. Différents aspects seront étudiés : - Les essais de fretting simple, fretting fatigue et fatigue seront corrélés de manière à mesurer certaines propriétés mécaniques de matériaux. Dans cette démarche, une méthode inverse permettant l’identification du seuil d’arrêt de propagation des fissures longues et courtes en fatigue à partir d’essais de fretting simple et fretting fatigue est introduite. - L’effet du rapport de charge est pris en compte afin de quantifier la fermeture de fissure pour les essais de fretting et fretting fatigue. Un nouveau modèle de fermeture sera proposé. - L’effet d’échelle est étudié grâce au développement d’une nouvelle machine de fretting fatigue permettant le suivi in situ des propagations de fissures sur des éprouvettes millimétriques. Le comportement des fissures courtes en fretting pendant un essai de fretting fatigue a été observé pour la première fois. L’idée principale de ce travail est de considérer que lors d’un essai en fretting simple, une condition d’arrêt de propagation est systématiquement atteinte. Les facteurs d’intensités de contraintes seuils en fatigue peuvent ainsi être extraits par une méthode inverse à partir des essais de fretting. La méthodologie adoptée consiste à mesurer la longueur de fissure maximale obtenue lors d’un essai de fretting correspondant à une condition d’arrêt de propagation. En jouant sur les chargements de fretting, les domaine des fissures courtes et longues sont étudiés. Pour chaque condition d’arrêt, le facteur d’intensité de contraintes seuil correspondant est calculé. Enfin, en traçant l’évolution de ce dernier en fonction de la longueur de fissure, une description complète des seuils d’arrêt de fissuration en fatigue peut être obtenue. Cette méthodologie est appliquée sur plusieurs configurations de fretting simple et est étendue aux essais de fretting fatigue. Ainsi une large gamme de rapports de charge peut être étudiée. Des essais conventionnels de fatigue propagation sur éprouvettes C(T) ont été réalisés de manière à valider complètement la démarche d’identification inverse des conditions d’arrêt de fissuration. Le manuscrit est divisé en six chapitres adoptant une évolution linéaire. Le chapitre 1 traite d’une revue bibliographique concernant la propagation des fissures courtes et longues en fatigue dans les matériaux métalliques, introduisant les phénomènes de fermeture. L’analyse est étendue à la propagation des fissures en fretting et fretting fatigue. Le chapitre 2 présente l’ensemble des techniques et méthodes expérimentales utilisées au cours de ce travail. Une analyse numérique et la méthode inverse d’identification des conditions d’arrêt de propagation sont introduites dans le chapitre 3. Les chapitres suivants traitent les différents résultats obtenus. Le chapitre 4 présente les essais de fretting simples menés sur différents matériaux métalliques. Une corrélation entre les conditions d’arrêt de fretting simple avec celles de fissures longues en fatigue est obtenue pour rapports de charge négatifs. Cette analyse est étendue aux rapports de charge positifs au chapitre 5 en couplant les essais de fretting simple, fretting précontraints et essais de fatigue C(T). Enfin, les effets d’échelle et la cinétique de propagation des fissures de fretting fatigue sont étudiés au chapitre 6
Aircraft structures such as blade/disk, rivet/sheet and fretted or bolted assembly contacts are subjected to fatigue fretting damage caused by vibratory loads. These loads combining fretting (alternating micro displacements) and fatigue contact loading can induce cracks. The objective of this thesis is to identify the propagation and crack arrest mechanisms for different configurations involving fretting and fatigue loads. Various aspects will be studied : - Simple fretting, fatigue fretting and fatigue tests will be correlated in a way to measure some material mechanical properties. A reverse approach allowing to identify the long and short fatigue crack propagation thresholds from simple fretting and fretting fatigue will be introduced. - A new closure model taking into account the effect of loading ratio on crack closure in fretting and fretting fatigue tests will be proposed. - The scaling effect will be studied thanks to the development of a new fretting fatigue machine allowing for in-situ monitoring of the propagation of small scale cracks. The behavior of fretting short cracks has been observed for the first time in a fretting fatigue test. The main idea behind the current work is the consideration that for a simple fretting test, the crack will always lead to a crack propagation arrest condition. Threshold stress intensity factors can thus be extracted from fretting tests using a reverse method. The methodology used consists in measuring the longest fretting crack corresponding to a crack propagation arrest condition. Short and long crack regimes are studied by varying fretting loads and geometries. The corresponding threshold stress intensity factor is calculated for each arrest condition. A complete description of fatigue crack arrest thresholds can be obtained from a plot depicting the evolution of the stress intensity factor range as a function of crack length. This methodology has been applied on multiple simple fretting configurations and was extended to fretting fatigue tests allowing to study a large range of loading ratios. Conventional fatigue crack propagation tests were carried out on C(T) specimens in order to validate the reverse method used for crack arrest conditions. The present thesis is divided into six main chapters. Chapter 1 provides a complete literature review on short and long crack propagation in metallic materials introducing crack closure. It provides a treatment for both fretting and fretting fatigue including a comparative analysis. Chapter 2 provides an overview of the different techniques and methodologies used as part of this research project. The reverse method used for the identification of crack propagation arrest conditions as well as a numerical analysis are presented in Chapter 3. The following Chapters provide a treatment of the various results obtained. Chapter 4 focuses on simple fretting tests carried out on different metallic materials. A correlation between simple fretting and long fatigue crack arrest conditions was obtained for negative loading ratios. This analysis is extended to positive loading ratios in Chapter 5 combining simple fretting, prestressed fretting and C(T) fatigue tests. Finally, scaling effects and fretting fatigue crack propagation kinetics are studied in Chapter 6

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Balcombe, Robbie. "A study of rolling contact fatigue cracks in lubricated contacts." Thesis, Imperial College London, 2012. http://hdl.handle.net/10044/1/9848.

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A novel method for coupling fluid pressure and crack deformation for the purpose of analysing rolling contact fatigue (RCF) cracks in lubricated, hydrodynamic and elastohydrodynamic, contacts is presented. The model addresses some of the simplifying assumptions applied to existing models presented in the literature such as: (i) using an imposed fluid pressure gradient inside the crack, (ii) using an imposed fluid pressure at the crack mouth, and (iii) adopting a surface contact pressure, Hertzian or EHL, that does not account for the fluid flow in and out of the crack during loading. The model has been used to model the effect of lubricant/crack interaction in various RCF configurations as the rolling element passes over the pre-formed crack; which has direct application to bearings and rail/wheel contacts. The results of the simulations performed with the fully-coupled fluid/solid solver developed by the author suggest that the cracked component/lubricant interaction contributes significantly to accelerate the rate of surface breaking crack growth in rolling element bearings and wheel/rail type contacts. It is shown through simulations that the lubricant works as a catalyst inside the crack to convert the compressive contact load into a crack opening, tensile fatigue mechanism, through the effect of fluid pressurisation inside the crack. The results obtained using such a model suggest that the opening associated with the fluid action within the crack induces large mode I stress intensity factors. This has been shown to be the principal factor that promotes and influences the rate of rolling contact fatigue crack growth in lubricated contacts. In addition to the modelling work, an experimental method of analysing RCF cracks in real time has been developed. The technique is based on laser induced fluorescence that allows the penetration of the fluid within the crack to be observed. Though the method would require development to be used to provide results that could be used for quantitative comparisons with crack models, some encouraging preliminary results have been obtained: the technique has been shown to be suitable for measuring, at least qualitatively, the real time evolution of the film thickness in RCF cracks.

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Lama, Salomon Abraham. "Digital State Models for Infrastructure Condition Assessment and Structural Testing." Diss., Virginia Tech, 2017. http://hdl.handle.net/10919/84502.

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This research introduces and applies the concept of digital state models for civil infrastructure condition assessment and structural testing. Digital state models are defined herein as any transient or permanent 3D model of an object (e.g. textured meshes and point clouds) combined with any electromagnetic radiation (e.g., visible light, infrared, X-ray) or other two-dimensional image-like representation. In this study, digital state models are built using visible light and used to document the transient state of a wide variety of structures (ranging from concrete elements to cold-formed steel columns and hot-rolled steel shear-walls) and civil infrastructures (bridges). The accuracy of digital state models was validated in comparison to traditional sensors (e.g., digital caliper, crack microscope, wire potentiometer). Overall, features measured from the 3D point clouds data presented a maximum error of ±0.10 in. (±2.5 mm); and surface features (i.e., crack widths) measured from the texture information in textured polygon meshes had a maximum error of ±0.010 in. (±0.25 mm). Results showed that digital state models have a similar performance between all specimen surface types and between laboratory and field experiments. Also, it is shown that digital state models have great potential for structural assessment by significantly improving data collection, automation, change detection, visualization, and augmented reality, with significant opportunities for commercial development. Algorithms to analyze and extract information from digital state models such as cracks, displacement, and buckling deformation are developed and tested. Finally, the extensive data sets collected in this effort are shared for research development in computer vision-based infrastructure condition assessment, eliminating the major obstacle for advancing in this field, the absence of publicly available data sets.
Ph. D.

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Bossy, Etienne. "Influence des caractéristiques de microstructures nitrurées sur l’initiation d’écaillage en surface par fatigue de contact." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI095.

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L’amélioration des performances du monde du transport contraint les constructeurs à alléger leurs systèmes. Les pièces en contact sont donc de plus en plus sollicitées. Pour garantir et améliorer les performances des pièces en fatigue, le traitement de nitruration gazeuse est employé. Ce traitement améliore les propriétés de l’acier en surface en augmentant sa dureté et en introduisant des contraintes résiduelles. Bien que ce traitement soit largement étudié, il reste des zones d’ombres quant aux phénomènes d’initiation de fissures. Le modèle et les essais présentés apportent des réponses à ces incertitudes. Le comportement en fatigue est modélisé en utilisant une simulation éléments finis couplée au critère de Dang Van. La modélisation de l’acier nitruré est complexe. Compte tenu du gradient de propriétés entre la surface et le cœur du matériau, les limites de fatigue sont différentes. Il est nécessaire de prendre en compte le gradient pour avoir une modélisation de la réponse en fatigue qui corresponde aux observations expérimentales. Le gradient de propriétés pour les limites de fatigue, difficilement mesurable, est pris similaire à celui de la micro-limite d’élasticité, plus facilement accessible. Cette modélisation met en évidence la raison de la présence à la fois de défaillances de surface et de fatigue en sous-couche dans le cas étudié. Les essais réalisés permettent de mettre en avant le rôle des liserés sur l’initiation de fissures. Ces liserés, dont le comportement élastique est similaire à celui de la matrice, semblent catalyser l’initiation. Cela s’explique par l’incompatibilité de déformations dans le domaine micro-plastique autour de ces liserés. Finalement, le modèle proposé permet de prédire le comportement en fatigue d’un acier nitruré. Les hypothèses formulées sur le rôle des liserés de carbure dans la littérature se vérifient expérimentalement et permettent de proposer des scénarii se basant sur des observations et des considérations physiques réalistes
Energy performance enhancement in the transport industry leads manufacturers to lighten their systems. As a result, the contacting parts are more and more stressed. Where cracks were previously initiated on inclusions in sub-surface, more and more surface defects appear. In order to guarantee and improve the performance of the parts under rolling contact fatigue, gas nitriding treatment is widely used. This thermochemical treatment enhances the steel surface properties by introducing residual stresses and increasing its hardness. Although this treatment is widely studied, crack initiation phenomenon are still grey areas. Nitrided steels present a network of intergranular precipitations of cementite that are significantly harder than steel. Their role has been highlighted in the case of crack propagation but their role in initiation remains hypothetical. In addition, in some cases, surface defects coexist with subsurface fatigue. The model and experiments presented in this study provide answers on these issues. The fatigue behavior is modeled using a finite element model coupled with Dang Van fatigue criterion. The modelization of nitrided steel, and particularly of its material properties, is complex. Given the property gradient between the surface and the bulk material, the resistance limits are indeed different. Independently tested, it is shown that neither surface nor bulk parameters can correctly model the fatigue behavior of the whole material. It is necessary to take into account the property gradient to model a fatigue response corresponding to the experimental observations. In this study the gradient of fatigue properties, difficult to measure, is similar to the micro-yield stress, more accessible. This model highlight the reason for the coexistence of surface defects and subsurface fatigue in the studied case. Indeed, although the load is highly located on the surface, the decrease of property material in the subsurface causes the appearance of deep areas undergoing fatigue. Realized experiments highlight the role of cementite precipitates on initiation of cracks. Their over-presence near microcracks confirms indeed their disruptive role of the involved phenomena. These carbide boundaries, which elastic behavior is similar to that of steel, seem to speed up the initiation. This is explained by the incompatibility of deformations in the microplastic field around precipitates. This incompatibility causes the de-cohesion of these elements thus generating microcracks. These microcracks can cross the cementite precipitates, circumvent it or more rarely propagate in steel. In the end, the proposed model predicts the fatigue response behavior of nitrided steel. The hypotheses formulated on the role of carbide precipitation in the literature seem to be verified experimentally and allow to propose scenarios proposed based on experimental observations and realists physical considerations

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Ciccarone, Charles. "Utilisation d'ondes de surface à l'aide de scanners acoustiques sans contact pour le contrôle non destructif de structures en béton." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2020. http://www.theses.fr/2020ECLI0014.

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Ce travail propose une méthode acoustique de contrôle non destructif du béton pour les structures du génie civil. Les ondes utilisées dans cette thèse sont des ondes de surface, car elles ont la propriété de pénétrerle matériau sur une profondeur égale à leur longueur d’onde. L’auscultation du béton est faite à l’aide de deuxscanners : un premier scanner appliquant cette méthode avec des ondes hautes fréquences a été utilisé pourcaractériser la peau d’un béton, tandis qu’un second scanner utilisant des ondes basses fréquences, développé dansle cadre de ce travail, a permis de caractériser un béton sur l’épaisseur d’un mur entier. Afin de déterminer lescapacités et les limites de cette méthode pour le contrôle non destructif du béton, plusieurs pathologies ouconditions environnementales du béton ont été simulées en laboratoire sur des éprouvettes. Ces éprouvettes ontensuite été auscultées de manière non destructive avec les scanners acoustiques, puis de manière destructive avecdes tests matériau. Les pathologies ou conditions en question sont la lixiviation, la délamination, lamicro/macrofissuration du béton, et son état de saturation. La comparaison des résultats nous a permis de conclureque cette méthode et ces scanners sont capables de détecter et déterminer la profondeur d’une lixiviation du béton,de même que pour une délamination au sein de béton, de suivre l’évolution d’un front de saturation au sein d’uncalcaire mais pas encore au sein d’un béton, et de détecter et suivre la contrainte et la microfissuration ainsi quel’évolution de macro fissures, notamment grâce à des mesures automatisées effectuées in situ sur la structure deVeRCoRs
This work proposes a method for the non-destructive testing of concrete for civil engineering structures.This method is based on the emission and reception - when the surface wave has passed through the material - ofacoustic sonic and ultrasonic waves. The waves used in this thesis are surface waves, as they have the property ofpenetrating the material to a depth equal to their wavelength. The auscultation of concrete is done using twoscanners: a first scanner applying this method with high frequency waves was used to characterize the concreteskin, while a second scanner using low frequency waves, developed within the framework of this work, made itpossible to characterize a concrete over the thickness of an entire wall. In order to determine the capabilities andlimitations of this method for the non-destructive testing of concrete, several pathologies or environmentalconditions of concrete were simulated in the laboratory on test specimens. These specimens were then examinednon-destructively with acoustic scanners and destructively with material tests. The pathologies or conditions inquestion were leaching, delamination, micro/macrocracking of the concrete, and its state of saturation. Comparisonof the results allowed us to conclude that this method and these scanners are able to detect and determine the depthof a leaching of concrete, as well as for a delamination within concrete, to follow the evolution of a saturation frontwithin a limestone but not yet within a concrete, and to detect and follow the stress and micro-cracking as well asthe evolution of macro-cracks, in particular thanks to automated measurements carried out in situ on the VeRCoRsstructure

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Ciccarone, Charles. "Utilisation d'ondes de surface à l'aide de scanners acoustiques sans contact pour le contrôle non destructif de structures en béton." Thesis, Centrale Lille Institut, 2020. http://www.theses.fr/2020CLIL0014.

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Ce travail propose une méthode acoustique de contrôle non destructif du béton pour les structures du génie civil. Les ondes utilisées dans cette thèse sont des ondes de surface, car elles ont la propriété de pénétrerle matériau sur une profondeur égale à leur longueur d’onde. L’auscultation du béton est faite à l’aide de deuxscanners : un premier scanner appliquant cette méthode avec des ondes hautes fréquences a été utilisé pourcaractériser la peau d’un béton, tandis qu’un second scanner utilisant des ondes basses fréquences, développé dansle cadre de ce travail, a permis de caractériser un béton sur l’épaisseur d’un mur entier. Afin de déterminer lescapacités et les limites de cette méthode pour le contrôle non destructif du béton, plusieurs pathologies ouconditions environnementales du béton ont été simulées en laboratoire sur des éprouvettes. Ces éprouvettes ontensuite été auscultées de manière non destructive avec les scanners acoustiques, puis de manière destructive avecdes tests matériau. Les pathologies ou conditions en question sont la lixiviation, la délamination, lamicro/macrofissuration du béton, et son état de saturation. La comparaison des résultats nous a permis de conclureque cette méthode et ces scanners sont capables de détecter et déterminer la profondeur d’une lixiviation du béton,de même que pour une délamination au sein de béton, de suivre l’évolution d’un front de saturation au sein d’uncalcaire mais pas encore au sein d’un béton, et de détecter et suivre la contrainte et la microfissuration ainsi quel’évolution de macro fissures, notamment grâce à des mesures automatisées effectuées in situ sur la structure deVeRCoRs
This work proposes a method for the non-destructive testing of concrete for civil engineering structures.This method is based on the emission and reception - when the surface wave has passed through the material - ofacoustic sonic and ultrasonic waves. The waves used in this thesis are surface waves, as they have the property ofpenetrating the material to a depth equal to their wavelength. The auscultation of concrete is done using twoscanners: a first scanner applying this method with high frequency waves was used to characterize the concreteskin, while a second scanner using low frequency waves, developed within the framework of this work, made itpossible to characterize a concrete over the thickness of an entire wall. In order to determine the capabilities andlimitations of this method for the non-destructive testing of concrete, several pathologies or environmentalconditions of concrete were simulated in the laboratory on test specimens. These specimens were then examinednon-destructively with acoustic scanners and destructively with material tests. The pathologies or conditions inquestion were leaching, delamination, micro/macrocracking of the concrete, and its state of saturation. Comparisonof the results allowed us to conclude that this method and these scanners are able to detect and determine the depthof a leaching of concrete, as well as for a delamination within concrete, to follow the evolution of a saturation frontwithin a limestone but not yet within a concrete, and to detect and follow the stress and micro-cracking as well asthe evolution of macro-cracks, in particular thanks to automated measurements carried out in situ on the VeRCoRsstructure

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Ferré, Romain. "Etude expérimentale et modélisation de la durabilité d'un contact représentatif de l'interface aube / disque de soufflante grenaillé soumis à des chargements de fretting / fatigue / usure." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDL0012.

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Ce travail porte sur l’étude du risque d’amorçage de fissure en fretting/fatigue du contact aubes/disque de soufflante en alliage de titane Ti-6Al-4V d’un turboréacteur civil. De part les vibrations du moteur et le passage du flux d’air, le contact aube/disque est sujet à de microdéplacements: le fretting. Ce problème complexe concerne des zones en contact de faibles dimensions subissant des pressions de contact importantes et des micro-déplacements associées à des structures soumises à des chargements eux-mêmes complexes. Des essais de fretting simple, fretting précontraint et fretting fatigue sont réalisés en vue d’identifier les conditions d’amorçage de fissure pour plusieurs géométries présentant des gradients de contraintes différents. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l’effet du gradient de contrainte sur l’amorçage. Ainsi, via des essais présentant une gamme étendue de gradient, il a été confirmé que les gradients de contraintes retardent l’initiation de fissure. Une approche non-locale couplée à un critère de fatigue multiaxiale et identifiée sur une unique condition expérimentale de fretting simple a permis la prédiction de l’ensemble des résultats expérimentaux. Ainsi, une méthodologie prédictive des durées de vie à amorçage a été proposée. Cette approche numérique intègre la multiaxialité du chargement, l’effet du gradient des contraintes, la réponse élastoplastique de l’interface et les limites de fatigue en traction/compression et torsion alternée du matériau. L’interface aube/disque grenaillée du moteur subit une alternance de sollicitations de faibles amplitudes générant l’amorçage de fissure, et de grandes amplitudes favorisant l’usure des zones en contact. Le phénomène de compétition usure/fissure a alors été étudié via les courbes en cloches (durée de vie en fonction de l’amplitude de déplacement) ainsi que l’influence des contraintes résiduelles de grenaillage. Une première conclusion sur l’effet bénéfique de l’usure a pu être apportée dans le cas d’un matériau sans traitement de surface. Si les contraintes résiduelles de grenaillage permettent d’apporter un gain notable sur les durées de vie pour des sollicitations de glissement partiel, à l’inverse, il a été observé que le matériau avec le traitement de surface de grenaillage présente des durées de vie plus faibles pour des sollicitations favorisant l’usure. À travers d’essais inédits avec un dispositif expérimental à trois vérins, le chargement complexe de l’interface aube/disque du moteur a pu être reproduit à l’échelle du laboratoire. Ainsi, la durabilité globale du contact représentatif de l’interface aube/disque de soufflante a été étudiée. Une synergie des sollicitations oligocycliques et polycycliques à l’interface a été constatée provoquant des phénomènes de réorganisation de contraintes résiduelles et l’accélération des cinétiques d’usure. Cette étude a montré l’importance de prendre en compte les sollicitations polycycliques dans le dimensionnement des structures aubes/disque. Ces sollicitations couplent les aspects de fatigue « fissuration » aux phénomènes de cumul de dommage et de cinétique d’usure des interfaces
This work aims at studying the crack initiation risk of a blade/disk contact under fretting/fatigue loading. The fan stage of a civil engine is studied and the material used is a titanium alloy: Ti-6Al-4V. This complex issue concerns small contacts which are subjected to high contact pressures and micro-displacements. Thus, a complex multiaxial loading occurs on the structure. Fretting, static stressed fretting and fretting fatigue testing are performed in order to quantify the crack nucleation thresholds. In addition, several geometries which present different stress gradient values are used. The experimental results show a stress gradient effect on the crack initiation. Thus, using a wide range of stress gradient, it has been confirmed that stress gradient delays crack nucleation. A multiaxial fatigue criterion is used to determine the equivalent stress field under the contact. Then, a non-local approach, identified thanks to one fretting experimental condition, is employed in order to consider the stress gradient effect. This approach provides the prediction of the whole experimental results. In this way, a predictive method of the initiation fatigue life has been introduced. This numerical approach takes into account the multiaxial loading, the stress gradient effect, the plastic-elastic behavior of the interface and the fatigue strength limits of the material. The blade/disk contacts of the engine are shot-peened. During the flight, interfaces are subjected to low displacement amplitudes leading to crack initiation. On the other hand, during landing and take-off, contacts are submitted to high displacement amplitudes leading to the interface wear. As a consequence, competition between wear kinetic and nucleation one is studied and “bell curves” are plotted (i.e. fatigue life time versus displacement amplitude).Moreover, the effect of the shot-peening residual stresses on fatigue life time is observed. In case of un-treated material, a beneficial impact on the fatigue life time is observed due to wear process. Compressive residual stresses of shot-peening increase the fatigue life when fretting/fatigue on partial slip regime occurs. Nevertheless, a decrease of the fatigue life time is observed when wear process is activated by the gross slip condition. Finally, the complex loading of the engine blade/disk contact has been reproduced in the laboratory. To achieve this, a new testing, using an experimental machine composed of three hydraulic actuators is developed. Thus, the global life time of the representative interface of the fan stage is studied. Oligocyclic (low frequency) and polycyclic (high frequency) solicitations interact themselves and lead, firstly, to a rearrangement of the residual stresses, and secondly, to an increase of the wear kinetics. This research work highlights the interest to consider the polycyclic loadings to design the blade/disk structure. These solicitations reproduce the “cracking” fatigue phenomenon, the cumulative damages and the wear kinetics of the interface

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Le, Marion. "Influence des liserés de carbures induits par la nitruration gazeuse sur les mécanismes de fissuration de fatigue de contacts roulants." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0102/document.

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La nitruration gazeuse est utilisée par les fabricants d’engrenages pour traiter la surface des dentures. En effet, l’augmentation de la dureté et l’introduction de contraintes résiduelles de compression contribuent à retarder voire inhiber l’initiation et la propagation des fissures superficielles de fatigue de contact. Cependant la majorité des aciers alliés présentent des réseaux de précipités de carbures dans la couche nitrurée. Ceux-ci ont la particularité de se retrouver aux joints de grains relativement parallèles à la surface, ce qui leurs ont attribué les surnoms de «liserés de carbures». Associés à une phase dure et fragile, ces carbures constituent des zones d’hétérogénéités. Par ailleurs, la norme pour la qualité des matériaux d’engrenages autorise une large gamme de tailles de grains, conduisant à diverses microstructures pour les couches nitrurées des aciers alliés. En effet, la morphologie des réseaux de carbures après nitruration dépend entre autres de la taille de grain de l’acier. De par le manque de travaux sur l’impact réel de ces précipités sur la fatigue de contact, la présente étude propose des analyses d’essais. Les essais consistent à reproduire de l’écaillage initié en surface sur des éprouvettes dont les couches nitrurées, issues d’un seul traitement thermochimique, présentent les mêmes propriétés mécaniques (dureté et contraintes résiduelles) mais différentes propriétés microstructurales (tailles de grains et morphologies de carbures). Les analyses ont permis de proposer des mécanismes d’initiation de micro-fissures induites en proche surface sous les conditions d’essai appliquées. Les sites d’initiation dépendent de la taille de grain de l’acier et peuvent en particulier s’établir au niveau des carbures intergranulaires. L’étude des réseaux de fissures couplée à l’analyse des contraintes résiduelles a permis d’établir des scénarii de propagation des fissures dans les couches nitrurées. Sous les conditions de contact appliquées, l’apparition de déformation plastique entraîne, par accommodation des variations de volume, la relaxation des contraintes résiduelles compressives initialement présentes dans le matériau, aux profondeurs les moins sollicitées. Ces contraintes étant moins compressives, elles libèrent les micro-fissures déjà présentes en proche surface. Dès lors, la propagation au travers des carbures qui s’apparentent à des sites privilégiés pour la croissance des fissures en cours de fatigue est possible. En particulier, ces précipités entraînent les fissures vers le cœur lorsqu’ils sont en forte densité dans les couches nitrurées, tandis que l’endommagement reste superficiel lorsque l’éloignement entre les précipités est trop important. Enfin, la continuité et la longueur des carbures augmentent localement la vitesse de propagation des fissures. Ceci se traduit par l’apparition plus rapide de l’écaillage initié en surface pour les couches nitrurées de microstructures grossières
Gas nitriding is a thermochemical surface treatment widely used by gear manufacturers to improve the rolling contact fatigue endurance of their components. Indeed, increasing the hardness and introducing compressive residual stresses to the geartooth surfaces inhibit or delay crack initiation and propagation. However, most of the alloyed steel nitrided layers show the presence of intergranular carbide networks. The precipitation of these carbides specifically occurs at parallel grain boundaries during the treatment and, being a carbon-rich phase, they are associated to tough and fragile heterogeneities. Besides, standards for gear material quality recommend a broad range of steel grain sizes which lead to various possible microstructures on gear components after nitriding. Indeed, the intergranular carbide network morphology depends on the steel grain size. Since there is no evidence regarding the real effect of the carbides on rolling contact fatigue, this work presents experimental investigations carried out on a twin-disc machine. The tests consist in reproducing surface-initiated pitting on specimens whose nitrided layers, obtained by a unique thermochemical surface treatment, display similar mechanical properties (hardness and compressive residual stresses) but different microstructures (grain sizes and carbide network morphologies). The first analysis resulted in suggesting the micro-crack nucleation mechanisms. In this study, the test conditions were chosen to induce these micro-cracks near the disc surfaces. For a given contact stress field, nucleation sites depend on the steel grain size and can take place at intergranular carbides. Investigations of crack networks led on cross sections and 3D observations by means of high energy X-ray computed tomography, coupled with compressive residual stress evolution analysis, help the authors proposing the rolling contact fatigue crack propagation scenarios in nitrided layers. When contact shear stresses locally exceed the material micro-yield shear stress limit, micro-deformations arise and add compressive residual stresses to the treated layers. To accommodate these volume variations the compressive residual stresses, initially induced by nitriding, release at depths where contact stresses are lower. The pre-existing residual stresses being less compressive, micro-cracks near the surface can propagate through the carbides that act as preferential crack growth sites. When the nitrided layers display high carbide density, the intergranular precipitates drag the cracks toward the core, whereas rolling contact fatigue failures are limited to the near surface when the distance between the precipitates is too important. Finally, the length and the continuity of the carbides, linked to the steel grain size, locally increase the crack propagation speed. This gives rise to a lower endurance to surface-initiated pitting in coarse microstructures

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Mai, Si Hai. "Etude de dégradation des voies ferrées urbaines." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00659068.

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Ce travail réalisé dans le cadre d'une collaboration industrielle avec la société ALSTOM Transport porte sur l'étude de la dégradation des voies ferrées urbaines. Les composantes de voie retenus pour cette étude sont le rail et la dalle de voie en béton. Concernant le rail, différents problèmes sont abordés : contact roue - rail, usure du rail, usure ondulatoire du rail, et fatigue de contact de roulement (RCF) du rail. Un outil numérique avec des interfaces graphiques, nommé CONUS, est développé pour le problème de contact roue - rail et le problème d'usure du rail. Des théories classiques (Hertz, Kalker, Archard, etc.) sont implantées dans cet outil. La méthode stationnaire est implantée dans un code de calcul par éléments finis pour étudier l'état asymptotique de l'acier du rail sous le chargement répété des trains. Ceci nous permet de prédire les régimes de RCF du rail. La mécanique de l'endommagement est utilisée pour prédire la fatigue du matériau béton. Le formalisme de Marigo couplé avec le modèle d'endommagement de Mazars permet de modéliser la dégradation progressive de la rigidité du matériau sous chargement cyclique. Une campagne d'essais de fatigue du béton en flexion a été réalisée. Elle a pour but de valider le modèle théorique et d'identifier les paramètres du matériau. Le dimensionnement d'une dalle de voie en béton a fait l'objet d'une application de cette méthode. Le modèle de réseau de poutres (lattice model) a été utilisé pour étudier la propagation des fissures dans les structures en béton. Ce modèle a été implanté dans le logiciel de calcul par éléments finis, CESAR-LCPC. Les résultats numériques (propagation de fissures) obtenus pour les structures simples sous chargement statique sont en tout point comparables avec les résultats d'essais expérimentaux. Ce modèle a ensuite été utilisé pour étudier la fissuration sous chargement de fatigue. Pour cela un modèle d'endommagement simple modélisant la dégradation des éléments "poutres" s'est avéré suffisant pour décrire la cinématique de propagation des fissures

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Dahlberg, Johan. "A numerical and experimental investigation on surface and sub-surface initiation of contact fatigue cracks at cylindrical contacts /." Stockholm, 2006. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-3887.

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Gussmann, Pascal. "The small-deformation limit in elasticity and elastoplasticity in the presence of cracks." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2018. http://dx.doi.org/10.18452/19242.

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Der Grenzwert kleiner Deformationen in Anwesenheit eines gegebenen Risses wird in drei verschiedenen kontinuumsmechanischen Modellen betrachtet. Erstens wird für rein statische Elastizität mit finiter Spannung im Grenzwert kleiner Belastung bewiesen, dass die Nebenbedingung globaler Injektivität im Sinne der Gamma-Konvergenz eine lokale Nichtdurchdringungsbedingung auf dem Riss ergibt. Zweitens wird Deformationsplastizität mit finiten Spannungen und multiplikativer Zerlegung des Spannungstensors behandelt und die Gamma-Konvergenz zu linearisierter Deformationsplastizität mit Rissbedingungen gezeigt. Drittens wird die ratenunabhängige Evolution der Elastoplastizität betrachtet mit einer allgemeineren Klasse globaler Injektivitätsbedingungen für den finiten Fall. Hierbei wird einerseits die evolutionäre Gamma-Konvergenz unter Vernachlässigung der Nebenbedinung gezeigt, andererseits eine Vermutung aufgestellt, unter deren Voraussetzung die evolutionäre Gamma-Konvergenz auch mit Rissbedingungen gilt.
The small-deformation limit in presence of a given crack is considered in three distinct continuummechanical models. First, a purely static finite-strain elasticity model is considered in the limit of small loading, where the constraint of global injectivity is shown to converge in the sense of Gamma-convergence to a local constraint of non-interpenetration along the crack. Second, finitestrain deformation plasticity based on the multiplicative decomposition of the strain tensor is shown to Gamma-converge to linearized deformation elastoplasticity with crack conditions. Third, the rate-independent evolution of elastoplasticity is considered with a generalized class of global injectivity constraints for the finite-strain model. On the one hand, neglecting the constraints the evolutionary Gamma-converge to linearized elastoplasticity is proven. On the other hand, a conjecture is made, subject to which the evolutionary Gamma-convergence with constraints still holds.

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Яким, Р. С. "Науково-прикладні засади підвищення довговічності тришарошкових бурових доліт". Thesis, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, 2012. http://elar.nung.edu.ua/handle/123456789/1871.

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Дисертацію присвячено вирішенню проблеми підвищення довговічності тришаро-шкових бурових доліт на усіх етапах їх створення. Основна увага відведена підвищенню довговічності і ефективності елементів опор В, ВУ, АУ, цапф лап, шарошок, вставного породоруйнівного оснащення, захисту від спрацювання долота по діаметру. На основі комплексних експериментальних досліджень встановлено низку положень, що отримали практичне застосуванні у вітчизняному долотобудуванні. На основі розробленого ступенево-логічного аналізу, що дозволяє виявити найбільш імовірні причини відмови долота, розроблено комплексний напрямок у підвищенні довговічності таких доліт. Він включає розв’язання задач щодо встановлення відповідності фізико-механічних властивостей, тріщиностійкості, зносостійкості, контактної витривалості застосовуваних матеріалів деталей і їх зміцнень вимогам експлуатації; вдосконалення конструкції деталей і вузлів долота; якісного покращення процесів вирішення конструкторсько-технологічних задач проектування, конструювання і виготовлення деталей і долота в цілому. З цією метою встановлено та апробовано критерії та розроблено низку нових способів і конструкцій захищених патентами, а також заходів щодо якісної реалізації процесів, застосування яких ефективно підвищує довговічність деталей доліт на усіх етапах їх створення. Теоретичними і експериментальними дослідженнями отримано нове вирішення науково-технічної проблеми підвищення довговічності тришарошкових бурових доліт, яке ґрунтується на результатах розв’язання комплексу науково-технічних задач на усіх етапах життєвого циклу таких доліт. Це дозволяє по новому, а саме, на основі єдиного процесного підходу розв’язувати комплекс проектних та конструкторсько-технологічних задач із створення і мобільного освоєння нових конкурентоспроможних конструкцій та типорозмірів доліт.
The thesis is devoted to the problem connected with the durability increase of three-cone rock bits at all manufacturing stages. Much attention is paid to the durability and efficiency increase of V, VU, AU, bearing components, arm pins, cones, and insert rock-destroying equipment, and to the protection of rock bits against wear-and-tear across diameter. On the basis of complex experimental tests some propositions were determined. These propositions got practical application in domestic rock bit construction. Complex trend on the durability increase of rock bits is worked out on the ground of developed stepwise and logical analysis, which helps to establish the most authentic reason of rock bit failure. This trend includes the solving of problems connected with finding out of optimum physicomechanical properties, crack-resistance, hardness, contact endurance of used materials of components and their strengthening in accordance with operation standards; construction improvement of rock bits parts and units according to operation standards; qualitative solving of design and technological problems connected with design, engineering and manufacturing of rock bits and their parts. With this aim it is determined and tested criteria, some new methods and constructions protected by patents, and also measures directed at increase of qualitative realization of processes, which effectively prolong the rock bit parts durability at all stages of their manufacturing. Owing to theoretical and experimental investigations the search-engineering problems of three-cone rock bits durability increase are solved in a new way. At means that it is necessary to base on the results of complex search-engineering problems solving at all stages of rock bits life cycle. At allows to solve complex of design and technological problems connected with manufacturing and mobile mastering of new competitive constructions and standard sizes of rock bits relying on the unifed process approach.

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Sun, Lingtao. "Etude numérique de l'amorçage et de la propagation de fissures de fretting." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00755695.

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La liaison aube-disque d'un turboréacteur est soumise en opération à un chargement complexe composé d'une forte pression et d'un mouvement relatif oscillatoire, qui génère un phénomène de fretting-fatigue. L'apparition de celui-ci réduit la résistance en fatigue des structures et engendre des dégradations qui, sous différentes formes (usure, rupture), peuvent conduire à une perte de fonctionnalité. Afin d'assurer la fiabilité des turboréacteurs, il est donc utile d'améliorer l'estimation de la durée de vie sous chargement de fretting.Cette thèse est dédiée à la fois à l'étude de l'amorçage de la première fissure et de sa micropropagation dans le domaine dit "des fissures courtes", c'est-à-dire celles qui sont encore directement influencées par la microstructure locale. Pour remplir la première exigence, on développe un modèle numérique mettant en oeuvre un critère multiaxial de fatigue. Il permet de prédire la position de l'amorçage et le nombre de cycles correspondant, en prenant en compte d'éventuels traitements de surface. Dans un second temps, une étude numérique de la direction et de la cinétique de propagation des fissures est mise en place avec prise en compte de l'influence de la microstructure du matériau, à l'aide d'un modèle de plasticité cristalline qui prend en compte les différentes familles de systèmes de glissement. La vitesse de fissuration diminue à l'approche des joints de grains, ce qui est qualitativement conformes aux observations expérimentales.

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Suhett, Helmer Gisèle. "Crack propagation on rock mass on the CO2 storage context." Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1190/document.

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Le captage et stockage du CO2 (CSC) dans les formations géologiques profondes est une solution pour réduire les effets indésirables du CO2 atmosphérique. Les formations géologiques étant des milieux hétérogènes, contiennent souvent des réseaux de fissures. La ténacité (KC) est un paramètre de la roche associé à la capacité du matériau à résister la propagation d'une fissure. La propagation d'une fissure peut dériver du changement de l'état de contrainte ou du changement de la ténacité dû à la dégradation de la roche. La connaissance de la ténacité et son évolution due aux effets chimiques est donc importante pour la modélisation de la propagation des fissures dans le contexte de stockage géologique du CO2.Un objectif de ce travail est l'évaluation de la dégradation par le CO2 sur la ténacité d'une roche réservoir. Un calcaire (Pierre de Lens) est choisi pour être étudié dans son état sain et dégradé. La dégradation est réalisée dans un autoclave : les échantillons sont placés dans une solution aqueuse saturée en CO2, sous les conditions de réservoir (60°C et 15 MPa).Plusieurs configurations ont été choisies pour les essais mécaniques en mode I et en mode II. Certains essais ont été réalisés en utilisant une technique de corrélation d'images (DIC). Ce dispositif permet d'évaluer la ténacité à partir de l'évolution des champs de déplacements. Les résultats expérimentaux montrent que les valeurs de ténacité en mode I sont tout à fait concordantes entre les différents types d'essai. La technique de corrélation d'image met en évidence que la ténacité en mode II ne peut pas être évaluée dans les essais de chargement non confiné. Pour la procédure de dégradation, on peut constater par des analyses complémentaires que la porosité de la roche change peu (0,4 %). La ténacité de la roche n'est pas sensiblement affectée passant de 0,62 à 0,58 MPa.m0,5. On a également étudiée l'effet de la présence de l'eau par des essais de fracturation avec des échantillons saturés. Celle-ci a une influence plus significative avec une réduction d'environ 17% de la ténacité relatif aux échantillons secs. En ce qui concerne l'analyse en mode II (PTST), des essais ont été réalisés sous différentes pressions de confinement (5 - 15 MPa). On peut constater que cet essai permet une bonne évaluation en mode II (de l'ordre de 3 MPa.m0,5). Cependant, le mode I est encore présent pour les pressions de 5 et 10 MPa, et n'est pas toujours inexistant pour une pression de 15 MPa. On a montré, là encore, que l'influence de CO2 est faible avec une ténacité en mode II passant de 2,96 à 2,77 MPa.m0,5. L'influence de la dégradation de la roche par le CO2 sur la propagation de fissures a été étudiée à l'aide d'une modélisation numérique en utilisant le modèle ENDO-HETEROGENE, intégré dans le code de calcul Code-Aster®. Ce modèle est basé sur l'amorçage et la propagation des fissures dans un milieu hétérogène dont la variabilité des paramètres du matériau suit le modèle probabiliste de Weibull à 2 paramètres (m et σ0). On a exploré la possibilité que la dégradation chimique influence l'hétérogénéité de la microstructure. La modélisation montre que le paramètre m influence le nombre et la dimension des fissures, cependant, la taille maximale de la fissure ne varie pas avec m. Pour remettre ces résultats expérimentaux en contexte, les paramètres de Weibull sont évalués pour la roche saine et dégradée. On observe que m varie de 8,55 à 8,52 et σ0 de 2,8 et 2,2 MPa. Selon la simulation numérique cette variation n'est pas suffisante pour changer le réseau des fissures créées après un chargement dans une couche géologique. Ces résultats montrent que dans le cas d'un réservoir calcaire l'injection de CO2 n'influe pas significativement ni le paramètre ténacité, ni dans les paramètres probabilistes de la fracturation. Ces résultats correspondent à une période de 10 ans dans une zone du réservoir loin du puits d'injection
The capture and the storage of CO2 (CSC) on the underground geological formations is a solution for the CO2 undesirable effects reduction. The geological formations being composed by heterogenic material have a crack network. The fracture toughness (KC) is a rock parameter connected with the capacity of a material to resist crack propagation. The propagation of a crack can be due to the changing of the stress or to the rock degradation. The evaluation of the fracture toughness and its evolution due to the chemical effects is then important to the modelling of the crack propagations on the CO2 storage context. One objective of this work is the experimental evaluation of the CO2 degradation on the fracture toughness. For the experimental program a preliminary study was made to the choice of the rock and the test to be performed. In this way, a limestone (Pierre de Lens) was chosen to be studied in an intact and degraded state. The degradation takes place in an autoclave, where the samples are put at CO2-saturated water in reservoir conditions (60 °C and 15 MPa).Several experimental tests are chosen for the evaluation of the fracture toughness in modes I and II. Some examples are the Central crack Brazilian disc (CCBD) for the mode I and the Punch through shear test (PTST) for the mode II. Some tests where performed using an image correlation technique (DIC). This set-up allows the fracture toughness evaluation by the displacement field evolution. The experimental results shows the fracture toughness values obtained by the different configurations are in good agreement. After the DIC technique analysis we can point the fracture toughness in mode II can not be evaluated in a non confined test. For the degradation process, the complementary analysis in the mercury porosimeter shows the rock porosity changing is low (0.4 %). At the SEM, the degradation can be observed by a homogenization of the sample. For the fracture toughness it value passes from 0.62 to 0.58 MPa.m0.5. We also have studied the effect of water performing tests in a saturated environment. The influence is more significant with a reduction on 17 % in the fracture toughness. The CO2 presence in the fluid does not affect this value. Concerning the mode II evaluation by the PTST test, the samples were submitted to different confining pressures (5, 10 and 15 MPa). We can observe a good evaluation of the fracture toughness in mode II (around 3 MPa.m0.5). Nevertheless, the mode II is still present for the pressures 5 and 10 MPa, and it is not inexistent for a 15 MPa pressure. Still in this case the influence of CO2 is low with values passing from 2.96 to 2.77 MPa.m0.5.The influence if the rock degradation by the CO2 presence on the crack propagation were studied by the help of a numerical model ENDO-HETEROGENE, that is present in the Code-Aster® calculation code. This model is base on the initiation and propagation of cracks in a heterogenic environmental where the parameter variability follows the 2 parameters Weibull probabilistic model (m and σ0). We exploited the possibility of the chemical degradation influence on the microstructure heterogeneity that is represented by the parameter m. The model shows that the changing of m influence on the crack number and dimensions by the maximum size of the crack didn't change. Putting this result in context, the Weibull parameters were evaluated for the intact and degraded rock. We observed that m changes from 8.55 to 8.52 and σ0 from 2.8 to 2.2 MPa. The numerical simulations show this variation is not enough to change the crack network that is formed after a load in a geological layer. The general results show that for a limestone reservoir the CO2 injection affect significantly neither the fracture toughness nor the probabilistic parameters. These results correspond to a 10 years period for a zone far from the injection point

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Panico, Pierre. "Prévision de l'amorçage de fissures de fretting par une méthode asymptotique appliquée aux rotors d'hélicoptères." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI135.

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L'endommagement de fretting est un phénomène de fissuration apparaissant à l'interface de contacts lors de sollicitations cycliques répétées. Prévenir l’apparition de la fissuration est un enjeu majeur pour la durabilité de toutes machines tournantes et plus particulièrement les rotors d’hélicoptères. La prévision de ce phénomène dans un contexte industriel est rendu difficile par la présence de contraintes localisées. Leurs déterminations nécessitent des modèles numériques gourmands en ressources et en temps de calcul. Au cours de cette thèse, une campagne expérimentale a été réalisée sur une gamme de géométries de contact. Ces essais de fatigue en configuration de fretting ont permis de caractériser l’apparition du phénomène en fonction des conditions de contacts et de leurs sollicitations. Une approche asymptotique a été utilisée pour établir une corrélation entre les résultats expérimentaux et des propriétés matériaux connues. Cette approche consiste en une décomposition en valeurs propres du problème dans la zone critique d’amorçage de fissures de fretting. L’exploitation de ces résultats a permis la proposition d’un critère d’amorçage de fissures de fretting prenant en compte toutes les géométries de contacts ainsi que la présence de sollicitations, statiques et dynamiques. Finalement, une méthode a été développée pour appliquer ce critère d’amorçage de fissures de fretting sur des modélisations éléments finis d’assemblages industriels. Cette méthode est basée sur un enrichissement analytique autour de la singularité formée par le contact. L’application de ce critère prévoit l’apparition de l’endommagement de fretting sur tous types de géométries de manière efficace par rapports aux méthodes existantes
The fretting damage phenomenon takes place in loaded mechanical contact interfaces subject to oscillatory small displacement and could lead to cracks nucleation. The prediction of such events is a major challenge for aeronautical industry. The length scale difference between industrial models and the local stress reveals some difficulties in the risk evaluation. An experimental campaign on a wide geometrical contacting pad range has been performed. Those fatigue tests involving fretting solicitation have been used to characterize the fretting crack nucleation at 1 million cycles with various geometries and loading. A correlation between the crack nucleation results and the material properties become possible by using asymptotic parameters. They are defined as the contact edge eigenvalues and are related to the shear stress and normal stress intensity. A fretting crack nucleation criterion is proposed taking advantage of the equivalence of the asymptotic description with contact mechanics and linear elastic fracture mechanics. A numerical method is finally developed to apply this fretting criterion on finite element industrial models. The numerical tool, or analytical patch, is working as a post-processing method based on analytical stress enrichment to minimize the mesh size dependence. This analytical patch is computing the contact edge asymptotic parameters at each time step. The application of the fretting crack nucleation criterion allows a fast and robust fretting crack risk evaluation on industrial parts

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Bellecave, Johan. "Stress Gradients In Fretting Fatigue." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015DENS0036/document.

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Cette thèse fait partie d’un programme de recherche international (IRG Cognac). Lancé par le motoriste SNECMA (groupe SAFRAN), ce projet regroupe l’ENS Cachan, UnB, ENSMA, CNRS, Snecma, Turbomeca et Messier Bugatti Dowti, et se concentre sur l’effet du gradient des contraintes sur endommagement par fretting fatigue. Le fretting-fatigue se réfère au processus d’endommagement localisés en bord de fuite entre deux corps en contact soumis à un chargement de fatigue. La maitrise de ce phénomène est d’une importance cruciale dans la détermination des durées de vie des disques de turbine. En bord de contact, le champ de contrainte hérité des forces de contact est maximal à la surface mais présente un fort gradient en s’éloignant du contact.Il a été montré dans cette thèse que pour l’alliage Ti-6AL-4V, les approches locales, basés sur le niveau de contrainte au points critiques ne sont pas applicable dans ces conditions. Une approche non locale, s’appuyant sur la théorie de la distance critique a donc été utilisée. En effet, des fissures courtes initiées au point critique peuvent propager jusqu’à rupture ou peuvent s’arrêter si la diminution des contraintes est suffisamment sévère. Une seconde difficulté réside dans la nature multiaxial et localement non proportionnel du chargement. Le fretting fatigue est généralement créé par la superposition d’un chargement de fatigue cyclique, d’une force normale à la surface souvent considérée constante, et d’une force cyclique tangentiel à la surface mais dont la fréquence peut être différente de celle de la fatigue.Les résultats des essais réalisés ont mis en évidence l’effet du gradient des contraintes sur la fissuration et ont étaient utilisés pour évaluer le potentiel de diffèrent critères pour le dimensionnement en fatigue des structures. La simulation du phénomène a en effet été réalisé en utilisant différente approches. La première s’appuie sur la Théorie de la distance critique et utilise un critère multiaxial. La seconde utilise l’amplitude du facteur d’intensité des contraintes, ΔK, pour prédire l’arrêt des fissures courtes. Finalement un récent modèle construit comme un critère de plasticité en pointe de fissure a été appliqué au problème de fretting fatigue. Ce critère a pour particularité de prendre en compte la contrainte T dans le développement asymptotique en pointe de fissure
This thesis is part of an international research program (IRG Cognac) initiated by the engine manufacturer SNECMA (SAFRAN group) involving ENS Cachan, UnB, ENSMA, CNRS, Snecma, Turbomeca et Messier Bugatti Dowty. The thesis focuses on the effect of a stress gradient in fretting fatigue. Fretting-fatigue refers to the damage process localized at the frontier of the contact between two contacting bodies subjected to fatigue loadings. The prediction of this phenomenon is of major importance in determining, for instance, the lifetime of fan's disc. In the vicinity of the contact front, the stress field inherited from the contact loads is maximal at the surface and displays a strong gradient from the surface. It was shown in this thesis, for a Ti-6AL-4V alloy, that local approaches, based on local stresses at the most critical point, are not appropriate to predict fretting fatigue lives. As a matter of fact, short cracks initiated at the most critical point may stop if the stress decay from the surface is strong enough or may continue their growth, up to the failure of the component, if the stress gradient from the surface is not string enough. A second difficulty is the multiaxial and non-proportional nature of the loading conditions. Fatigue-fretting stems from the combination of loads that have neither the same spatial distribution nor the same time-dependency. In fretting-fatigue tests, three loading components are considered, the fatigue loading of the component (cyclic), the normal part (assumed to be constant) and the in-plane part (cyclic) of the loads between the two contacting components. To quantify the effect of the stress gradient, tests were carried out on a fatigue testing contact bench developed at the University of Brasilia, with experimental conditions ensuring different stress gradient while keeping the maximal stress the same. Damage mechanisms were studied using post-mortem analysis and optical microscopy on the contact elements tested. The prediction of the fretting fatigue life was done using different approaches. The first one is based on the Critical Distance Method and a fatigue criterion. The second is based on a K-based short crack arrest method. Finally, a new criterion was proposed. This method considers a generalized von Mises yield criterion for the crack tip region and accounts for the T-stresses in the asymptotic LEFM development

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Rycerz, Pawel. "Propagation of surface initiated rolling contact fatigue cracks in bearing steel." Thesis, Imperial College London, 2014. http://hdl.handle.net/10044/1/44525.

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Анотація:

The useful life of mechanical components which experience highly stressed rolling/sliding contacts, such as rolling element bearings or gears, is limited by rolling contact fatigue (RCF). Surface initiated pitting is a mode of RCF which has in recent years received particular attention from industry due to its frequent occurrence in service. This work focuses on the growth behaviour of RCF cracks before they develop into surface pits. A three-contact disc machine was used to perform pitting experiments on bearing steel samples. Preliminary tests showed that surface initiated cracks could be reproduced under high contact pressure and mixed lubrication regime. However, it was not possible to detect them using the vibration monitoring system installed on the test rig. This led to the development of a high sensitivity crack detection system which employs the principle of magnetic flux leakage (MFL). The existing test rig was modified to accommodate an inductive sensor and required signal acquisition electronics. In addition, a signal processing procedure was developed to enable analysis in real time. It was shown that the MFL technique is significantly more sensitive than commonly used alternatives. The system is capable of automatically finding cracks down to about 100 μm in length. In addition, results have shown a linear relationship between defect size and signal amplitude which enables in-situ sizing of cracks. Using the crack detector, a procedure to generate cracks and extract their growth rates was established. Crack growth was first studied under high contact pressure. It was found that initiation occurred very early in total life, which was attributed to high asperity stresses due to mixed lubrication regime. Total life to pitting was dominated by crack propagation, the speed of which was shown to depend on crack size. Small cracks grew at a steady and slightly decreasing rate until a critical size is reached at which propagation speed rapidly increases, shortly followed by pitting. Further study at lower loads confirmed that contact pressure is the main parameter controlling propagation speed. In order to identify a suitable crack propagation law, the measured crack growth rates were plotted against a stress intensity parameter expressed in terms of maximum contact pressure and crack size. The results suggest that after reaching certain length, rolling contact fatigue cracks grow according to a Paris-type power law, where the exponent of stress intensity parameter, and therefore contact pressure, was found to be approximately 7.5.

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Briggs, Daniel. "The social context of crack using careers : an ethnographic study in London." Thesis, London School of Hygiene and Tropical Medicine (University of London), 2011. http://researchonline.lshtm.ac.uk/768501/.

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Анотація:

Despite over two decades of crack use in the UK, there is little UK-focused research and little understanding of crack careers, the social context of crack use and health-related risks. This is of concern because research in the UK suggests that service provision for crack users is inadequate. Research also suggests that there are high attrition rates of crack users in drug support services. Based on ethnographic data collected in 2004/2005, this thesis examine how crack cocaine users start using crack, what happens over time, and where they end up as a consequence - the crack scene. Many become mistrustful because of the manipulative and violent interactions that take place in these spaces. This is not helped when crack users reflect on past mistakes, which only results in increased crack use. As practical and health issues become too problematic, ways out, too, become more difficult. In addition, many find it difficult to place trust in drug support services because of negative past experiences, and feel ashamed about past failures in treatment. Taken together, the thesis shows how this is not helped by aggressive social policies, law enforcement and the configuration of drug support services.

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Wretborn, Joel. "Modelling cracks in solid materials using the Material Point Method." Thesis, Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-136797.

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Анотація:

This thesis investigates a novel way to simulate cracks as an extension of the Mate- rial Point Method (MPM). Previous methods, like CRAMP (CRAcks with Material Points), often use an explicit crack representation to define the material crack. We use an implicit crack representation defined as the intersection between pieces of the original specimen created by a pre-fracture process. Material chunks are there- after forced together using massless particle constraints. The method has proven successful in tearing scenarios, and the main benefits are: (1) minor computational overhead compared to the initial MPM algorithm; (2) simple to implement and scales well in 3 dimensions; (3) gives easy and controllable setup phase for desired material failure mode. The development of the crack extension has required a fully general MPM solver that can handle arbitrarily many distinct bodies connected in the same simulation. Current collision schemes for MPM exists, however these are often focused on two-body collisions and does not scale well for additional objects due to inaccuracies in contact normal calculations. We present a method that uses an iterative pair-wise comparison scheme to resolve grid collisions that extends to any number of collision objects.

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Issa, Ahmed Ali. "The influence of stone content and particle grading on strength characteristics for compacted soil." Thesis, University of Newcastle Upon Tyne, 2001. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.340681.

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Bower, A. F. "Some aspects of plastic flow, residual stress and fatigue cracks due to rolling and sliding contact." Thesis, University of Cambridge, 1987. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.382514.

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Nikas, Georgios. "Theoretical modelling of the entrainment and thermomechanical effects of contamination particles in elastohydrodynamic contacts." Thesis, Imperial College London, 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.314006.

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Pape, Anthony P. "Overdose: Constructing Television from the Cracks in the Superhero Content Conglomerate." Ohio University Honors Tutorial College / OhioLINK, 2021. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ouhonors162025124846866.

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Zhao, Ping. "Three-dimensional boundary element and experimental analysis of lubricant ceramic surface ring cracks in rolling contact." Thesis, Bournemouth University, 2006. http://eprints.bournemouth.ac.uk/10552/.

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Анотація:

Surface defects such as ring cracks are located on silicon nitride ceramic rolling elements.The random nature of ring crack position creates difficulties in predicting rolling contact fatigue (RCF) life. The influence of the lubricant, contact pressure and crack geometry on the RCF mechanism is difficult to determine due to the variable nature of RCF life when the crack location is not defined. In this study, rolling contact fatigue was tested using a novel experimental technique. The test ceramic ball specimen with identified surface ring cracks was precisely located in the contact path. The rolling contact fatigue tests were conducted using a modified four-ball machine in a hybrid ceramic/steel combination with five different types of lubricating mediums at various contact pressures. Detailed analysis of damage progression was carried out to study the mechanisms of fatigue failure. A boundary element analysis was used to determine the stress intensity factors around the crack front and stress distributions on the surface in the presence of the surface crack. The RCF tests of silicon nitride balls with surface ring cracks showed that fatigue life was strongly influenced by load/contact stress, crack size,lubricant and material type. Ring crack spalling failure is not only influenced by sub-surface fatigue crack propagation but also strongly influenced by secondary surface cracks. The formation of the secondary surface cracks is a key factor which dominates spalling of rolling contact fatigue. Modelling work showed that the crack length was an important parameter.Increasing the crack length for given crack radius resulted in higher tensile surface stresses ahead of the original ring crack and also gave higher absolute K11 values. In addition, the crack gap and crack face friction had a significant effect on the formation of secondary surface cracks and fatigue crack propagation behaviour. Increasing the crack face friction decreased both the surface tensile stress and absolute magnitude of K11. Numerical calculation results were consistent with the experimental observations.

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Shen, Jialong. "Responses of alternating current field measurement (ACFM) to rolling contact fatigue (RCF) cracks in railway rails." Thesis, University of Warwick, 2017. http://wrap.warwick.ac.uk/93593/.

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Анотація:

Rolling contact fatigue (RCF) cracks are a widespread problem that impairs the service life of railway rails and wheels, with an associated high cost of labour and capital expenditure for remediation. Severe RCF cracks cause serious safety issues as they can turn down at a larger propagation angle into the rail potentially leading to a rail break. Rail grinding can effectively eliminate RCF cracks if they are detected when they are small enough to be removed. Alternating current field measurement (ACFM) is one of the electromagnetic (EM) techniques that can be used for defect detection and sizing in the rail industry. ACFM has been reported to be more accurate in providing length and depth information than conventional UT for small RCF cracks and is less sensitive to lift-off than eddy current methods. The aim of the present research is to analyse the response of ACFM signals to single and multiple RCF cracks in railway rails using experimental measurements and FE based modelling tools, focusing on the influences of crack vertical angle and multiple cracks (number, spacing, size, uniformity) on the ACFM signal to improve the accuracy of dimension predictions. A novel method (using the Bz signal) is proposed to determine the vertical angle of the RCF cracks, which then allows the crack vertical depth to be determined from the pocket length (standard output from ACFM measurements) and therefore the appropriate amount of rail grinding to remove the RCF cracks. It was found that the vertical angle influences the pocket length determined from the measured ΔBxmax/Bx value when the cracks are shallow (vertical angles < 30°), therefore greater accuracy can be obtained when compensating the ΔBxmax/Bx value using the determined vertical angle. It is shown that the variations of crack surface length, crack inner spacing and crack number for multiple cracks also influence the ΔBxmax/Bx values determined for multiple cracks. The influences of asymmetrical crack shapes on crack sizing are discussed, in general it has been found that for accurate sizing of RCF cracks using a single ACFM scan the cracks should be regular, where the assumption of semi ellipse shapes is appropriate. The methods developed in the project were assessed using calibration samples (machined cracks with different sizes and vertical angles) and rails removed from service containing single and multiple RCF cracks. It was found that the new approach proposed in this work allowed the vertical angle to be predicted well for single and multiple RCF cracks (difference to measurements < 14.3 %). In addition the error in pocket length prediction is greatly decreased when using the sizing method including compensation determined from the crack vertical angle.

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Dahlberg, Johan. "On the asperity point load mechanism for rolling contact fatigue." Doctoral thesis, Stockholm : Hållfasthetslära, Kungliga Tekniska högskolan, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-4569.

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Steckenrider, John J. "Multi-Bayesian Approach to Stochastic Feature Recognition in the Context of Road Crack Detection and Classification." Thesis, Virginia Tech, 2017. http://hdl.handle.net/10919/81752.

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Анотація:

This thesis introduces a multi-Bayesian framework for detection and classification of features in environments abundant with error-inducing noise. The approach takes advantage of Bayesian correction and classification in three distinct stages. The corrective scheme described here extracts useful but highly stochastic features from a data source, whether vision-based or otherwise, to aid in higher-level classification. Unlike many conventional methods, these features’ uncertainties are characterized so that test data can be correctively cast into the feature space with probability distribution functions that can be integrated over class decision boundaries created by a quadratic Bayesian classifier. The proposed approach is specifically formulated for road crack detection and characterization, which is one of the potential applications. For test images assessed with this technique, ground truth was estimated accurately and consistently with effective Bayesian correction, showing a 33% improvement in recall rate over standard classification. Application to road cracks demonstrated successful detection and classification in a practical domain. The proposed approach is extremely effective in characterizing highly probabilistic features in noisy environments when several correlated observations are available either from multiple sensors or from data sequentially obtained by a single sensor.
Master of Science
Humans have an outstanding ability to understand things about the world around them. We learn from our youngest years how to make sense of things and perceive our environment even when it is not easy. To do this, we inherently think in terms of probabilities, updating our belief as we gain new information. The methods introduced here allow an autonomous system to think similarly, by applying a fairly common probabilistic technique to the task of perception and classification. In particular, road cracks are observed and classified using these methods, in order to develop an autonomous road condition monitoring system. The results of this research are promising; cracks are identified and correctly categorized with 92% accuracy, and the additional “intelligence” of the system leads to a 33% improvement in road crack assessment. These methods could be applied in a variety of contexts as the leading edge of robotics research seeks to develop more robust and human-like ways of perceiving the world.

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Vallim, Danielle de Carvalho. "Os passos indesejáveis: um estudo do contexto sociocultural do uso e usuários de crack nas cidades do Rio de Janeiro e Nova Iorque." Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2015. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=9200.

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Анотація:

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
A presente tese desenvolveu um olhar sobre o indivíduo que consome crack abusivamente nas cidades do Rio de Janeiro e Nova Iorque, especialmente os que se encontravam em situação de vulnerabilidade social. Neste sentido, buscou-se conhecer de que forma o processo de vulnerabilidade social corroborou para o uso abusivo da droga, concentrando, principalmente, o foco sobre os que se encontravam em condição marginal, especialmente aqueles que viviam em situação de rua, residindo nas cenas de uso. Rio de Janeiro e Nova Iorque foram escolhidas por apresentarem população usuária abusiva de crack em número considerável. Por isso, pretendeu-se analisar se os perfis socioculturais desses sujeitos se assemelhariam. Foram analisados significados complexos e conotações socioculturais que exerciam influências significativas nas motivações ao consumo abusivo da droga. Sendo assim, nas páginas que seguem, objetiva-se aprofundar a compreensão sobre os fenômenos sociais que interagem com ou sobre o uso abusivo de crack e com seus usuários, tendo como base o respeito aos indivíduos investigados. O processo de elaboração da pesquisa desenvolveu-se por meio da técnica de observação participante, história de vida e aplicação de entrevistas semi-estruturadas a usuários desta droga em ambas as cidades. Tanto no Rio de Janeiro, quanto em Nova Iorque, o perfil sociocultural dos participantes apresentou-se de forma semelhante: indivíduos socialmente marginalizados, excluídos, vítimas de racismo, preconceito, miséria, pobreza, conflitos familiares e rodeados pelos efeitos de políticas proibicionistas, assim como repressão policial e encarceramento. Pode-se afirmar que o processo de vulnerabilidade sofrido por esses indivíduos tornou-se evidente na vivência de problemas sociais anteriores ao consumo de crack. Estes problemas ampliaram-se na medida em que esses sujeitos se tornaram usuários abusivos, principalmente, frente ao estigma e à exclusão consequentes do fardo de serem drogados, cracudos ou crackheads, o que salientou ainda mais o rompimento dos vínculos sociais, na maioria dos casos, já enfraquecidos. Os resultados demonstraram que, embora sejam de cidades de diferentes países, com realidades econômicas, culturais e sociais distintas, a população usuária abusiva de crack se assemelha no que se refere aos aspectos especialmente as falhas - sociais, culturais e econômicas no processo de organização de vida, fortalecendo os argumentos em torno das dimensões socioculturais do uso.
This thesis is a investigation of the individual which consumes crack cocaine abusively at the cities of Rio de Janeiro and New York, especially those which were in social vulnerable situation. In this sense, was seen to know how the social vulnerability process corroborated to the abuse of drugs, focusing mainly on those who were marginalized, especially those living on the streets, at the spots of drug use. Rio de Janeiro and new york were chosen by the fact that there is a population of crack cocaine users in considerable numbers. Therefore, the aim was to analyze if the socio-cultural profiles of these subjects would resemble. Complex meanings and sociocultural connotations which exercised significant influence in the motivations of the abusive drug use were analyzed. Thus, in the pages that follow, the objective is to deepen the understanding of social phenomena that interact with or over the abusive use of crack cocaine and their users, based on respect for individuals investigated. The research process was developed through participant observation technique, life history and application of semi-structured interviews with crack cocaine users in both cities. Was discovered that both in Rio de Janeiro, as in new york, the socio-cultural profile of the participants were similar: socially marginalized people, excluded, victims of racism, prejudice, misery, poverty, family conflict and surrounded by the effects of prohibitionist policies and police repression and incarceration. It can be said that the vulnerability process of these individuals was presented in the life experience before to crack cocaine use. These problems have widened the extent that these subjects became abusive users, especially because the stigma and consequent exclusion of the "burden" of being , "cracudos" or "crackheads", which further emphasized the rupture of social links, in most cases, already weakened. The results show that, while the cities of different countries with economic, cultural and social realities different, the abusive users population of crack cocaine is similar with regard to the aspects - especially the failures - social, cultural and economic in the process of life organization, strengthening the arguments around the sociocultural dimensions of use.

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Herbig, Michael. "3D short fatigue crack investigation in beta titanium alloys using phase and diffraction contrast tomography." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00690521.

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Анотація:

X-Ray Diffraction Contrast Tomography (DCT) is a recently developed, non-destructive synchrotron imaging technique which characterizes microstructure and grain orientation in polycrystalline materials in three dimensions (3D). By combining it with propagation based phase contrast tomography (PCT) it is for the first lime possible to observe in situ the 3D propagation behavior of short fatigue cracks (SFCs) within a set of fully characterized grains (orientation and shape). The combined approach, termed 3D X-ray Tomography of short cracks and Microstructure (3DXTSM), has been developed on the metastable beta titanium alloy "Beta21S". A large part of this work deals with the development of the 3DXTSM methodology. In the combined dataset, each point on the 3D fracture surface can be associated with a multidimensional data structure containing variables describing the grain orientation, the local fracture surface normal and the propagation history. The method uses a surface mesh composed of triangles that describes the crack (in other words: the fracture surface) in the last propagation state measured. Grain orientations, crack fronts, local growth rates and grain boundaries can be visualized by assigning colors to this mesh. The data structure can be interrogated in a number of different ways. Tools for extracting pole figures and pole density distribution functions have been implemented. An algorithm was developed that is capable of measuring the 3D local growth rate of a crack containing branches. The accuracy of the grain boundaries as reconstructed with OCT was evaluated and the elastic constants of Beta21S were determined.

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Дисертації з теми "Contact crack"

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